金石煤矿井田毕业设计说明书1

1、金石煤矿井田毕业设计说明书目 录1矿区概述及井田特征11.1 矿区概述11.1.1 矿区地理位置及交通条件11.1.2 矿区地形、地势及河流11.1.3 矿区气象21.1.4 矿区地震震级及裂度21.1.5 矿井井田内小煤矿情况21.2 井田地质特征21.2.1 煤系地层21.2.2 区域地质构造41.2.3 井田地质构造51.3 矿井水文地质特征101.3.1 地表水概况101.3.2 矿区水文地质概况101.3.3 含水层特征111.3.4 断裂带水文地质特征141.4 煤层特征151.4.1 煤层稳定性评价151.4.2 煤的物理性质及煤岩特征181.4.3 煤类的确定及煤类分布181.

2、4.4 煤的化学性质及有害元素182井田境界和储量202.1 井田境界202.2 井田工业储量202.3 井田可采储量212.3.1 矿井设计资源储量212.3.2 矿井设计可采储量223矿井生产能力、服务年限及工作制度243.1 矿井生产能力及服务年限243.1.1 确定依据243.1.2 矿井设计生产能力243.1.3 矿井服务年限243.1.4 井型校核253.2 矿井工作制度254井田开拓274.1 概述274.1.1 地质构造274.1.2 煤层赋存状况284.1.3 水文地质情况284.1.4 地形因素284.1.5 综述284.2 确定井田开拓方式294.2.1 确定井筒形式、位

3、置、数目及坐标294.2.2 工业场地的位置314.2.3 盘区划分314.2.4 主要开拓巷道314.2.5 方案比较324.3 矿井基本巷道434.3.1 井筒434.3.2 井底车场及硐室474.3.3 主要开拓巷道504.4 开拓系统的综述515采煤方法和盘区巷道布置535.1 煤层的地质特征535.1.1 带区位置535.1.2 带区煤层煤层特征535.1.3 开采煤层的瓦斯及煤尘情况535.1.4 煤层顶底板岩石构造情况535.1.5 水文地质555.1.6 地质构造555.1.7 地表情况555.2 采煤方法和回采工艺555.2.1 采煤方法的选择555.2.2 回采工艺575.

4、2.3 工作面设备选型605.2.4 工作面长度的确定635.2.5 支护方式645.2.6 正规循环方式和劳动组织方式665.2.7 机电设备的使用、维护、检修及搬运685.3 开采巷道和生产系统725.3.1 概述725.3.2 带区生产能力和服务年限725.3.3 带区形式745.3.4 带区带区划分745.3.5 带区储量及回采率745.3.6 带区生产系统745.4 带区车场设计及硐室755.5 带区采掘计划775.5.1 带区巷道的断面和支护形式775.5.2 带区巷道的掘进方法和作业方式775.5.3 带区工作面配备及三量管理775.5.4 工作面推进速度、生产能力、盘区回采率7

5、86矿井运输与提升796.1 概述796.1.1 矿井设计生产能力及工作制度796.1.2 煤层及煤质796.1.3 运输距离和货载量796.1.4 矿井运输系统806.1.5 矿井提升概述816.2 盘区运输设备的选择826.2.1 设备选型原则826.2.2 盘区运输设备选型及能力验算826.3 主要巷道运输设备的选择846.3.1 主运输大巷设备选择846.3.2 辅助运输大巷设备选择856.3.3 运输设备能力验算866.4 主井提升876.4.1 主井提升原始数据876.4.2 提升容器的确定876.4.3 钢丝绳的选择886.4.4 提升机的选择896.4.5 提升电动机的选择89

6、6.4.6 提升机相对井筒的位置906.4.7 提升系统的总变位质量906.4.8 对防滑性能的分析956.4.9 提升机提升能力的验算956.5 副井提升设备的选择966.5.1 选型依据966.5.2 罐笼的选择966.5.3 钢丝绳的选择966.5.4 提升机的选择977矿井通风与安全987.1 矿井概况、开拓方式及开采方法987.1.1 矿井地质概况987.1.2 开拓方式987.1.3 开采方法987.1.4 变电所、充电硐室、火药库997.1.5 工作制、人数997.2 矿井通风方式与通风系统的选择997.2.1 矿井通风系统的基本要求997.2.2 矿井通风方式的选择997.2.

7、3 矿井主要通风机工作方式选择1007.2.4 盘区通风系统的要求1017.2.5 工作面通风方式的选择1027.3 盘区及全矿所需风量1027.3.1 工作面所需风量的计算1027.3.2 备用面需风量的计算1047.3.3 掘进工作面需风量1047.3.4 硐室需风量1057.3.5 其他巷道所需风量1057.3.6 矿井总风量1057.3.7 风量分配1067.4 矿井通风阻力计算1077.4.1 矿井通风总阻力计算原则1087.4.2 矿井最大阻力路线1087.4.3 矿井通风阻力计算1087.4.4 矿井通风总阻力1107.4.5 两个时期的矿井总风阻和总等积孔1107.5 选择矿井

8、通风设备1117.5.1 选择风机的基本原则1117.5.2 选择主要通风机1117.5.3 电动机选型1147.6 防止特殊灾害的安全措施1157.6.1 预防瓦斯的措施1157.6.2 预防粉尘的措施1167.6.3 防止井下火灾的措施1167.6.4 防水措施1177.6.5 顶板管理1187.6.6 防突管理1188矿井排水1198.1 概述1198.1.1 概况1198.1.2 排水系统概述1198.2 排水设备选型1198.2.1 初选水泵1198.2.2 管路的确定1218.2.3 管道特性曲线及工况的确定1218.2.4 检验计算1248.3 水仓及水泵房1258.3.1 水仓

9、1258.3.2 水泵房1258.4 技术经济指标1269技术经济指标12810经济技术综述130感 谢132参 考 文 献1331 矿区概述及井田特征1.1 矿区概述1.1.1 矿区地理位置及交通条件金石煤矿（以下简称井田），位于沁水煤田南翼，晋城市西北20km处，跨泽州和沁水两县。工业广场位于泽州县下村镇史村,地理坐标为北纬353411353950,东经11236061124349。井田范围：根据中华人民共和国国土资源部于2002年10月14日颁发的金石矿采矿许可证（副本）证号：1000000220020，有效期限28年9个月（2002年10月至2031年7月）。金石井田北至大阳井田南界，

10、南以纬线3941500为界，东以煤层露头及小窑为界，西以经线51500为界，东西倾斜长约3.4km，南北走向长约6.5km，面积21.5km2。山西省煤炭工业局于2005年6月9日颁发的金石矿煤炭生产许可证（副本）（证号：g040502004g3），矿井生产能力180万t/a，有效期限2005年6月太（原）焦（作）铁路由井田东10余km处通过，侯（马）月（山）铁路从西南约7km处通过。矿井有铁路专用线经古书院矿与太焦铁路接轨，距古书院矿18km。207国道（太原洛阳）在金石矿东侧约20多km处通过，晋（城）长（治）、晋（城）阳（城）、晋（城）焦（作）、长（治）邯（郸）、太（原）长（治）高速公路

11、已建成通车。交通极为便利（图1-1）。 图1-1 金石矿交通位置图1.1.2 矿区地形、地势及河流金石井田位于太行山中段东麓山前丘陵地带，地势西高东低，海拨在194.10339.6m之间，地表起伏较大，基岩裸露面积较小，属山前冰碛台地地形。井田内地表水系不发育，仅有中关小溪、栾卸小溪和紫牛湾小溪3条季节性小溪，均属北洺河支流，雨季时出现水流，旱季断流。该矿区最高洪水位+114m。1.1.3 矿区气象本区属大陆性季风气候，根据沙河赵泗气象站19821992年资料，多年平均降水量497.0mm，雨季多集中在7、8月份，年平均气温13，多年平均蒸发量1719mm。风向以北、北东及南为主。1963年8

12、月1日10日连续10天降雨为1264.5mm，造成百年以来的特大洪水。邢台地区蒸发量为14532172mm，蒸发量远大于降水量。冻结期从11月至翌年2月，冻土深度约0.44m。全年最多的风向为南风，最大风速为16.7m/s 。1.1.4 矿区地震震级及裂度邢台地区于1966年3月8，在隆尧县白家寨发生6.8级地震，余震不断，东庞矿区距隆尧县45公里，有三级震感。同年3月22日在宁晋县发生了7.2级大地震。根据国家地震局、建设部发办1992160号文“关于发布中国地震烈度区划图和中国地震烈度区划图使用规范的通知”，邢台地区地震烈度为7度。1.1.5 矿井井田内小煤矿情况金石井田周边共有正在生产的

13、小煤窑20个，分别属沙河白塔镇或武安邑城镇，详情见后金石周边小煤矿井口坐标附表。开采下组煤的主要集中在井田西部的刘石岗地区和井田北部的上关、新村附近以及井田东部章村井田内，开采上组煤的主要分布在井田的西部和南部。小煤窑的非法开采和越界开采给该矿造成重大的经济损失，对安全生产构成严重威胁，另外工业广场附近分布有古小窑，开采年限及开采情况已无法考证。1.2 井田地质特征1.2.1 煤系地层1.2.1.1、太原组（c3t）k1石英砂岩（相当于晋祠砂岩）底或相当层位至k7砂岩底。连续沉积于本溪组之上，为主要含煤地层之一。由灰色中、细粒砂岩，灰黑色粉砂岩、泥岩，灰色粘土泥岩、石灰岩、硅质岩、菱铁矿及煤组

14、成。属海陆交互相沉积。自下而上k2、k3、k5三层石灰岩普遍发育，层位稳定，是对比煤层的良好标志层。自下而上编号依次为：16、14、13、11、8、7、6、5号，5号煤层薄而不稳定，属不可采煤层，根据规范要求。其余七层煤均为不可采煤层。煤层总厚7.79m。k1石英砂岩：灰灰白色，细粒结构，含少量泥质及星散状黄铁矿，硅质胶结，分选性良好。沉积不稳定。厚0m-5.43m，平均3.30m。k2石灰岩：深灰色、厚层状，致密坚硬，块状，性脆，裂隙充填方解石脉。上部质纯，含有燧石条带，底部含较多的泥质、有机质及星散状黄铁矿。靠下部常夹有薄层钙质泥岩。含小泽蜒、似纺锤蜓及腕足类等动物化石。厚7.10m-14

15、.13m，平均9.85m。位于太原组下部。k3石灰岩：为13号煤顶板。灰深灰色，厚层状，致密坚硬，性脆，夹少量燧石条带，含腕足类及蜓类等动物化石。沉积稳定，厚0.20m-6.19m，平均2.80m。k4石灰岩：为11号煤顶板，深灰色，含泥质较多，沉积不稳定，厚0m-0.90m，平均0.49m。k5石灰岩：位于本组上部，为7号煤顶板。深灰色，致密坚硬，质不纯，含星散状黄铁矿及腕足类动物化石，沉积稳定，厚1.00m4.48m，平均2.35m。1.2.1.2、山西组（p1s）k7砂岩底（或相当层位的粉砂岩）至k8砂岩底，与下伏太原组呈整合接触，为主要含煤地层之一。由灰白灰色，中、细粒砂岩，灰黑色粉砂

16、岩，泥岩及13层煤组成，其中主要煤层一层，编号3号，平均厚度6m，是本组唯一可采煤层。本组滨岸为过渡相沉积，在金石、段都、坪头一带，均有零星出露。本组厚39.45m73.08m，平均49.83m，分上下两层段叙述如下：（1）下段：k7砂岩底至k砂岩底，厚20m左右，以灰色、深灰色细粒砂岩，灰黑色粉砂岩、泥岩及3号煤层组成。3号煤层以下岩层常夹有不规则菱铁矿结核，具水平层理及不规则的水平层理，含保存不好的植物化石。k7砂岩：灰色、深灰色细粒砂岩，富含煤粒及暗色矿物，具缓波状层理，夹泥质包裹体，局部为中粒砂岩、粉砂岩。厚0.35m14.09m，平均3.98m。3号煤层：赋存于本段上部，结构简单、沉

17、积稳定，为本区主要可采煤层之一。厚4.75m7.15m，平均厚6m。（2）上段：k砂岩底至k8砂岩底，一般厚30m左右，以灰白色中粒砂岩，灰色薄层细砂岩，灰黑色粉砂岩及泥岩组成，间夹不稳定的薄煤层12层。k砂岩：为山西组中部的一层砂岩，灰白色、中粒、钙质胶结。斜层理，沉积稳定，厚0.36m29.00m，平均8.04m。山西省地处华北古板块内部，属典型的板内构造。根据山西省区域地质志按断块构造学说的划分方案，晋城矿区位于华北断块中的吕梁太行断块沁水块坳东部次级构造单元沾尚武乡阳城北北东向褶带南段（图3-3-1）。沁水块坳是山西省最大的四级构造单元，总体呈北北东向展布，沁水煤田的范围与块坳相当。沁

18、水块坳是一个被断裂围限的矩形断块，主体部分出露二叠系和三叠系，周缘翘起，下古生界出露。沁水块坳形成于中生代，是受水平挤压形成的坳陷。相对周缘构造单元而言，沁水块坳较稳定，变形强度由边缘向内部减弱。块坳主体部分发育开阔的北北东向短轴褶曲，两翼岩层倾角一般小于20，边缘断层多为逆冲性质，尤其是东西两侧边缘均向外侧逆冲，显示了水平挤压特征。沁水块坳东侧以晋（城）获（鹿）断裂带与太行山块隆相接。该断裂带是一条区域性的大断层，省内延展超过320km，总体走向北北东。有迹象表明，晋获断裂带生成时间较早，中生代燕山运动中“死而复苏”，表现为由西向东位移的逆冲断裂带。由于变形强度的差异，尤其是后期隆升剥蚀和改

19、造的差异，晋获断裂带表现为分段特征。黎城以北基岩露头区，逆冲断裂保存完好，变质基底逆冲于下古生界之上。黎城以南线形构造仍然十分清楚，南段庄头断层至晋城之间地表出露为由古生界组成的线形褶皱。 本井田位于太行山复背斜西翼，沁水盆地东翼南端。为阳城山字形构造体系脊柱部分南端东侧及马蹄形盾地的北侧与新华夏构造体系的复合部位。北西向压扭性开阔背向斜褶曲伴有少数与褶曲轴向近似垂直的张性断裂和与褶曲轴向斜交的扭性断裂。表121 主要地质构造特征表煤组煤层一般厚度（m）煤层结构顶底板岩性稳定性可采程度倾角（）容重（t/m3）夹石层数夹石厚度顶板底板下石盒子组3#5.86.35普遍含一层夹石一般为0.3m左右泥

20、岩或粉砂岩粉砂泥岩较稳定局部不可采4左右，1.3561.2.2 区域地质构造邢台煤田位于新华夏系第二沉降带（华北平原沉降带）西部，西与新华夏系第三隆起带（即太行山隆起带）毗邻，位于前述沉降带和隆起带之间的太行山山前断裂带的东侧，属于华北平原沉降带范畴。煤田形成后，受到我国东部中新生代多次构造运动的影响，尤其受到新华夏系的强烈改造。邯邢煤田位于太行山东麓，华北盆地西缘。煤田西部为太行山隆起的中南段，整体走向呈北东向展布，由赞皇隆起和武安断陷组成。前者由太古代和少部分元古代变质岩系组成，后者主要由古生代地层组成。金石井田即位于武安断陷北部太行山隆起带东侧，为新生代华北盆地的西部边缘。由于西侧太行山

21、隆起的上升和东侧华北盆地的沉降，使邯邢煤田形成走向nne近sn，西边翘起，东边倾降，并具波状起伏的翘倾断块。煤田边界断层多为走向nne的正断层，煤田内发育有大量nnene向正断层及少量nnw向正断层，组成一系列地堑、地垒和阶梯状单斜断块。自北向南有nne向的晋县栾城断陷(地堑)、宁晋隆尧断隆(地垒)、巨鹿邯郸断陷(地堑)及南部的邢台断陷（与太行山隆起带中的武安断陷共同构成邢台武安断陷），呈雁行状斜列展布。煤田内褶皱构造主要分布在近东西向的隆尧南正断层以南至洺河一线。轴向nne，与大断层走向平行展布的背、向斜为煤田内主要褶皱构造，延伸较长，形态清晰,ew向nw向褶皱规模小，断续出现。地层倾角比较

22、平缓，一般为1020，局部可达30左右。如图2.1：现将煤田内对金石井田有控制作用的区域性构造简述如下： （1）隆尧南正断层：展布于隆尧南宫一带，横贯煤田中部，总体走向近ew，断层面向南倾斜，倾角55左右，落差9002900m。在煤田内延伸长度约44km，将邯邢煤田分为南北两个构造单元。其下盘（北侧）构成尧山山系，出露煤系基底奥陶系灰岩；其上盘（南侧）有煤系地层广泛赋存。（2）太行山山前大断裂南段：由隆尧邢台之间的唐庄农场断层、晏家屯断层、邢台邯郸间的百泉断层、临洺关断层等组成，总体走向nne，唐庄农场断层走向ne。断层面均向东或se倾斜，落差5001800m。太行山山前大断裂是太行山隆起带与

23、华北盆地的分界，在隆尧南断层以南构成太行山隆起带和华北盆地次一级构造单元邢台武安断陷与巨鹿邯郸断陷之间的分界。1.2.3 井田地质构造井田内构造主要为走向北北东（北部）逐渐转折为北东向（南部），倾向北西的单斜构造。井田内地层平缓，倾角310，一般在6以内。在此基础上发育着波幅不大两翼平缓，开阔的背向斜褶曲构造，褶曲轴向大多为北西南东向,使井田内地层呈波状起伏。伴有少数落差较小，延伸长度较短的高角度正断层。断层走向多为北东向，倾向多为北西。所见断层落差均未超过20m，属小型断层。落差小于5m的断层和小型陷落柱较为发育。但在矿井生产过程中未发现岩浆岩活动。总的说来，本井田构造仍属简单类。1.3 矿

24、井水文地质特征1.3.1 地表水概况井田范围内没有常年性地表水，季节性的小溪流有中关小溪、栾卸小溪和紫牛湾小溪。虽然位于井田外围，但仍处于井田所属水文地质单元。对本矿井具有间接充水意义的河流有南沙河和马会河等。1.3.2 矿区水文地质概况金石井田东缘为长河冲积洪积河谷地带，井田地势西北高、东南低、东西向沟谷发育，沟谷水流注入长河。长河为沁河支流，由东北向西南从井田东缘流过 。史村河、河底河等长河支流由西北向东南注入长河（这些河流均为石盒子组泉水补给，其补给面积小）为季节性河流。长河全长约20km，两岸发育有狭窄的阶地，河谷内建有南庄水库。井田内的史村河、河底河的上游分别建有刘村，常坡两座水库。

25、河流、水库渗漏段、地表水补给地下水。金石井田从水文地质单元上来讲，属延河泉域。延河泉是我省较大的岩溶大泉之一，它位于阳城县东冶乡延河村北沁河西岸。高出河面约5m，出露地层为奥陶系中统上马家沟组灰岩，泉水沿上马家沟组灰岩底部涌出，其单泉平均流量为3.1m3/s。延河泉泉口出露标高463.78m，泉水流量受降水影响大，不稳定系数为2.3。由于受地层岩性、地质构造、岩溶、地形和水文网的控制，整个泉域构成一个完整的从补给、径流到排泄的地下水流域。中奥陶统厚层石灰岩是组成延河泉域的主要含水层，沁水向斜使泉域地层构成南部向北，东西两侧向中间倾斜的储水构造。泉域的东边界为晋获断裂带；西边界为震旦系变质岩；南

26、边界为山西与河南间的天然分水岭（老地层出露段）；北边界为寺头断层。延河泉域东邻晋城三姑泉域，东北靠长治辛安泉域、北倚洪洞广胜寺泉域，总面积为2990km2，其中奥陶系出露面积1316km2。金石井田位于长河上游一带，在区域水文地质上，属长河径流带的中上游。井田内上、下马家沟组岩溶十分发育，有大的溶洞，据钻孔揭露，溶洞内有大的涌沙现象。岩溶地下水的补给来自东部和东北部高平一带的灰岩裸露区和浅埋区的降雨入渗补给，以及丹河上游径流灰岩区和断裂的渗漏补给。由于晋获断裂带（延河泉域东边界）以大阳为界，分为南北两段，南段为阻水断裂，北段为透水段，在高平一带为导水断裂，岩溶地下水处于分流状态，一部分地下水补

27、给金石地区，一部分流向三姑泉。因此，金石井田内的岩溶地下水资源极其丰富。井田内岩溶地下水供水井出水量极其可观，单井出水量达22002800m3/d。井田内的区域地下水，除奥陶系岩溶水外，还有石炭系薄层中厚层石灰岩裂隙水和二叠系砂岩裂隙水，以及第四系冲积层孔隙水。但这部分地下水分布范围局限，一般水量不是很大。现简述如下：（一）第四系冲积层孔隙潜水主要分布于盆地及河、沟谷地带，含水量变化较大，7-9月份为富水期， 1-4月份为贫水期，靠大气降水及季节性水流补给，仅供当地人畜饮用水用。在无污染地区，水质一般良好，多为重碳酸硫酸钙镁型水，ph值7.127.8左右，总硬度181.62309.42mg/l

28、。受污染区则水质变坏。（二）二叠系砂岩裂隙水和石炭系裂隙岩溶水，赋存于二叠系砂岩及石炭系灰岩中的裂隙岩溶中。二叠系含水层主要是厚层砂岩中裂隙含水，隔水层为底部的泥岩和砂质泥岩。在二叠系分布较广的山区，其沟谷及两岸常有下降泉出露，泉水出自砂岩层中，水量随季节性变化很大。在无污染地区水质良好，常作为当地供水水源。水源类型为重碳酸硫酸钾钠钙镁型水，ph值7.47.8，总硬度：56.16237.6mg/l，井下资料428.04mg/l。石炭系含水层分布在层位稳定，厚度大，岩溶裂隙发育程度变化较大的厚层石灰岩中，其富水性变化也很大。一般与石灰岩所处位置及岩溶发育程度有关，岩溶发育程度又与地形地貌、地质构

29、造、地下水动力条件有关。所以，富水段多分布于盆地、沟谷及地质构造较为发育地区，区内在上覆地层厚度大于50m，且距河谷较远的地段，往往富水性很少。水质多为重碳酸硫酸钙型水，局部受煤系地层中尤其是煤中的硫分的影响，水质发生变化，多为硫酸重碳酸钙镁型水。ph值7.4，总硬度122.76309.42mg/l。（三）奥陶系石灰岩岩溶水主要赋存于中奥陶统上、下马家沟组石灰岩中，尤其赋存于下马家沟组石灰岩中。该组石灰岩厚度巨大，岩溶裂隙发育，溶蚀强烈，层位稳定，补给充分，富水性极强。地下水总的径流方向是由东北、西南、西部向延河泉水排泄带流动。富水性也是由东北、西南、西部向延河泉水排泄带渐渐变强。中南部好于其

30、它部位。相对隔水层为中奥陶统底部之含石膏脉的泥质灰岩。水质类型属重碳酸钙型或重碳酸硫酸钙镁型水，ph值7-7.5左右，总硬度162.6441.07mg/l。井田内奥陶系峰峰组基本不含水。1.3.4 断裂带水文地质特征井田内的断裂构造多表现为高角度正断层。除栾卸附近有nw向断裂外，大多呈ne或nne向，即基本与金石向斜轴平行。在南部郭二庄煤矿二坑在21大巷（+80m水平）穿越此f1断层时，未见突水，但早在1956年2月23日该矿一坑在该断层附近开采时发生了突水。显示了该断层富水性极不均一。f10断层位于井田西南东下河村的西侧，井田内长度1450m。据1708号钻孔对该断层带进行的抽水试验，渗透系

31、数0.311m/d，单位涌水量0.0231l/sm，富水程度较弱。生产揭露的中小断层大小693条，性质均为正断层，其中有水或导水断层仅数条。1#、2#煤层生产中揭露的中小断层具有在2#煤层以下、4#煤层以上落差变小或尖灭之特征，有水断层表现为以静储量为主，一般初始水量仅56m/h左右，且短时间内即可被疏干，一般不需特别处理。深部富水断层部分表现为静储量为主，部分与灰岩含水层联通性较好，2004年2月20日，九煤一采运输上山巷道掘进时，遇一落差5m断层，初始水量20m/h，数日后水量渐增大至30m/h，当该巷向前揭露大青灰岩后，原出水点水量明显减小。1.4 煤层特征1.4.1 煤层稳定性评价金石

32、矿主要可采煤层为1#、2#、9#煤层，4#、6#、7#、8#、10#为大部分或局部可采煤层，2下#煤层是2#煤层的分叉煤层，仅小块可采，3#煤层仅个别达到可采厚度。现从上到下分述如下：a 1#煤层1#煤层位于山西组中部，为井田最上一层主要可采煤层。下距2#煤层3.0929.80m，平均19.71m。1#煤层最厚0.262.98m，平均2.76m，煤层厚度多集中在2.22.6m之间。煤层一般含矸12层，夹矸平均厚0.15m，煤层平均厚：上分层0.78m，下分层0.58m。1#煤层厚度变异系数（）分别为31.3%、22.9%、35.7%，可采指数（km）分别为0.94、1.00、0.94，应属较稳

33、定煤层。b 2#煤层2#煤层是井田内主要可采煤层之一，位于山西组底部，1#煤层之下3.5030.50m，平均17.90m。2#煤厚度17.29m，平均3.59m。煤层厚度多集中在2.63.2m之间。煤矿已采区煤层结构较复杂，距煤层底板0.20.3m处有一层0.2m左右的炭质泥岩夹矸，煤层中、下部有一层夹矸，厚00.60m，其厚度和层位均不稳定。用煤层厚度变异系数、可采指数评价均属不稳定煤层，见表1.5。c 3#煤层3#煤层位于太原组顶部，一座灰岩之下1.1720.34m，平均7.17m处。下距野青灰岩3.2712.14m，平均6.54m。3#煤层真厚度02.04m，平均0.56m。煤层厚度多集

34、中在0.50.7m之间。区内仅个别点煤厚达到可采厚度，且零星分布，不能成片，绝大部分地区煤层不可采。3#煤层用煤层厚度变异系数、可采指数评价，属极不稳定煤层。d 4#煤层4#煤层位于太原组上部，野青灰岩之下02.16m，平均1.30m处，上距3#煤层5.0415.03m，平均10.26m，下距6#煤层平均29.84m。煤层真厚01.97m，平均0.74m。煤层厚度多集中在0.51.1m之间。煤层结构简单，一般不含夹矸。用煤层厚度变异系数、可采指数评价均，属极不稳定煤层。e 6#煤层6#煤层位于太原组中部，上距4#煤层19.6243.67m，平均29.84m。下距伏青灰岩021.30m，平均13

35、.59m。6#煤层厚度02.84m，平均0.81m。煤层结构较复杂，含矸12层 ，单层夹矸厚0.30m左右。煤层厚度多集中在0.91.6m之间，煤厚变化较大，常有尖灭和相变为炭质泥岩的地方。用煤层厚度变异系数、可采指数评价均，属极不稳定煤层。f 7#煤层7#煤层位于太原组中部，伏青灰岩之下2.359.85m处，上距6#煤层平均21.90m，下距中青灰岩1.1414.77m，平均7.51m。7#煤层厚度01.96m，平均0.83m。煤层厚度多集中在0.40.9m之间，煤层结构简单，一般不含夹矸。井田北部、西部煤厚变化较大，大部分地区可采，且煤厚变化不大。井田东部及南部煤层较薄，不可采面积较大。用

36、煤层厚度变异系数、可采指数评价均，属极不稳定煤层。g 8#煤层8#煤层位于太原组下部，大青灰岩之下02.17m，平均0.10m处，上距7#煤层17.5431.36m，平均24.85m，下距9#煤层平均12.43m。8#煤层真厚02.61m，平均0.82m。含矸03层，一般含一层夹矸，夹矸厚0.20.3m左右。煤层厚度多集中在0.71.3m之间，8#煤层煤厚变化较大，主要在井田中、西部地区出现一些南北向狭长可采条带，其余有一些局部可采处。西南部有火成岩侵入，且局部有吞蚀煤层现象。可采煤厚02.12m，平均0.65m，用煤层厚度变异系数、可采指数评价均，属极不稳定煤层。h 9#煤层9#煤层位于太原

37、组底部，为本井田主要可采煤层之一。上距8#煤层1.2242.58m，平均12.43m，下距本溪灰岩7.3123.50m，平均15.93m。9#煤层真厚0.4514.71m，平均6.25m，全区可采。煤层厚度多集中在3.17.5m之间。煤厚变化值也大。且北部大于南部，西部大于东部。东南部煤层受火成岩和断层影响，煤厚多在3.0m以下。9#煤层结构复杂，含矸07层，煤层愈厚，夹矸层数愈多，夹矸总厚度在12勘探线以北大于0.5m， 12勘探线以南，夹矸总厚多小于0.5m，用煤层厚度变异系数、可采指数评价均，属较稳定煤层。j 10#煤层10#煤层位于本溪组顶部的灰岩之下或夹于其中，上距9#煤层10.58

38、31.05m，平均18.48m，下距奥陶纪灰岩顶面1.3222.92m，平均15.42m。10#煤层真厚度01.94m，平均0.88m，煤层厚度多集中在0.51.3m之间，煤层结构简单，煤层沉积不稳定，有尖灭或变为炭质泥岩现象。用煤层厚度变异系数、可采指数评价均，属不稳定煤层。金石矿各煤层厚度、可采性、层间距及稳定性评价结果详见表1.5。表1.5 各煤层厚度稳定性评价结果表煤层统计点数煤层厚度（m）可采性指数km变异系数稳定性备注最小最大平均1#870.262.831.460.9431.3较稳定全区1#340.802.831.561.0022.9稳定已采区1#530.262.601.370.9

39、435.7较稳定未采区1#76402.501.670.9727.2较稳定已采区生产点2#8107.291.690.6786.6不稳定全区2#251.117.292.911.0056.5较稳定已采区2#5603.781.140.5283.6不稳定未采区续表 1.5煤层统计点数煤层厚度（m）可采性指数km变异系数稳定性备注最小最大平均2#5160.108.002.760.9245.8不稳定已采区生产点3#7702.040.560.0146.5极不稳定全区4#8601.970.740.3746.1极不稳定全区6#8902.840.810.5183.6极不稳定全区7#9201.960.830.3444

40、.5极不稳定全区8#8902.610.820.5356.3极不稳定全区9#930.4514.716.250.9647.83较稳定全区10#8801.940.880.5259.5极不稳定全区1.4.2 煤的物理性质及煤岩特征各煤层均为高变质煤，为黑色灰黑色，受构造破坏，裂隙十分发育，煤体结构多为碎裂结构和碎粒结构，硬度较小，机械强度低。燃烧时难燃、无烟，无火焰或火焰短，不熔不膨胀。视相对密度无岩浆岩区1.401.50，岩浆岩区1.60。煤岩成分由镜煤，亮煤、暗煤和丝炭组成。太原组各煤层以半亮型为主，山西组1#、2#煤层则以半亮型和半暗型为主，含有较少量的暗淡型煤。1.4.3 煤类的确定及煤类分布

41、1、2、9各主要可采煤层煤布着贫煤和无烟煤两大类，各煤层煤类以三号无烟煤为主，局部为贫煤。1#煤层以第10勘探线为界，2#煤层以第10勘探线以北150m为界，3#煤层以第7勘探线为界，北部为贫煤，南部为无烟煤。4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#煤层全属无烟煤。1.4.4 煤的化学性质及有害元素a 化学性质6#、7#、8#、9#煤的水分为2.232.67%，其它煤层煤的水分为1.501.85%，风氧化的煤水分明显增高，达3.11%以上，最高达20.78%。各煤层灰分变化较大，3#、6下#、8#煤层属低灰煤； 1#、2#、4#、5#、6#、7#、9#、10#煤层属中灰煤。各煤层经1.41.

42、5比重液洗选后灰分大大降低，浮煤灰分一般在8%左右。各煤层中1#、2#煤层属特低硫煤；3#、4#、5#、6#、6下#和9#煤层属中高硫煤；7#、8#和10#煤层属高硫煤。经过浮选太原组各煤层硫分含量有较大幅度降低，脱硫率在40%以上。b 有害元素依据现行磷含量和砷含量分级标准，3#、4#、6下#煤层属特低磷分煤；2#、6#、8#、9#、10#煤层属低磷分煤；1#、7#煤层属中磷分煤。各煤层原煤砷均属一级含砷煤。2 井田境界和储量2.1 井田境界井田境界应根据地质构造、储量、水文、煤层赋存情况、开采技术条件、开拓方式及地貌、地物等因素，进行技术分析后确定。一般以下列情况为界：1以大断层、褶曲和煤

43、层露头、老窑采空区为界；2以山谷、河流、铁路、较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界；3以相邻的矿井井田境界煤柱为界；4人为划分井田境界。金石井田北至大阳井田南界，南以纬线3941500为界，东以煤层露头及小窑为界，西以经线51500为界，东西倾斜长约3.4km，南北走向长约6.5km，面积21.5km2。井田沿走向长度最大为6.7km，最小为6km，平均为6.5km。沿倾向最大为3.7km，最小为3.2km，平均为3.4km。2.2 井田工业储量矿井工业储量是勘探（精查）地质报告提供的“能利用储量”中的a、b、c三级储量之和，其中高级储量a、b级之和所占比例应符合表221的规定。由煤层底板等高线及

44、储量计算图上提供的资料可计算出来设计矿井工业储量汇总表见222。表221 矿井高级储量比例 地质开采条件储量级别比例（）简单中等复杂大型中型小型大型中型小型中型小型井田内a+b级储量占总储量的比例4035253540202515第一水平内a+b级储量占本水平储量的比例70604060503040不作具体规定第一水平内a级储量占本水平内储量的比例4030153020不作具体规定不要求表222 矿井工业储量汇总表煤层名称工业储量（万吨）备注aba+bca+b+c3#煤层6110.16982.913093436417457符合总计6110.16982.913093436417457符合 2.3 井田

45、可采储量2.3.1 矿井设计资源储量矿井设计储量为矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量。而在该井田范围内只有煤田境界煤柱和断层煤柱。可暂时按工业储量的57计入，本设计取5，故：p式中： z矿井设计储量；z矿井工业储量；p 永久煤柱损失量，可暂按工业储量的57计入，本设计取5；由此：矿井设计储量z17457（15）16584.15万吨2.3.2 矿井设计可采储量矿井设计可采储量为矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱后乘以采区回采率所得到的储量。各种主要巷道的保护煤柱及可采储量见表223

46、；矿井工业广场地保护煤柱留设见图221；工业广场保护煤柱设计计算参数见表224。工业场地指标计算，其工业广场面积为180. 910000=162000平方米，松散层移动角=45， 基岩移动角=75，=69，=72。煤层倾角平均约在=4。由垂直断面法求得3#煤层保护煤柱压煤为360.7万t。 3#煤层保护煤柱的计算方法见图2-2-1（垂直断面法计算图）。表223 矿井可采储量汇总表开采水平煤层名称工业储量(a+b+c)(万吨)矿井设计储量（万吨）矿井可采储量（万吨）永久性煤柱损失设计储量设计煤柱损失可采储量断层境界工业广场井下巷道其他3#1745725.98342.317089360.79482

47、0012816.9表224 工业广场保护煤柱设计参数表煤层倾角煤厚（m）（）（）（）（）埋深（m）35 6457269722973 矿井生产能力、服务年限及工作制度3.1 矿井生产能力及服务年限3.1.1 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、外部条件、回采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得太大。（2） 开发条件：包括矿区所处地理

48、位置（是否靠近老矿区及大城市）、交通（铁路、公路、水运）、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（包括煤种、煤质、产量等）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。3.1.2 矿井设计生产能力金石一矿井田储量丰富，煤层赋存稳定，顶底板条件好，断层褶曲少，倾角小，厚度变化不大，开采条件较简单，技术装备先进，经济效益好，煤质为优质无烟煤，交通运输便利，市场需求量大，宜建大型矿井。确定金石一矿矿井设计生产能力为1.8m

49、t/a。3.1.3 矿井服务年限初步设定该矿井设计年产量为180mt/a，根据公式：式中：t矿井服务年限，年； z矿井可采储量，万吨； a矿井生产能力，万吨/年；k储量备用系数，k=1.31.5，此处取1.3。由此验算服务年限如下：=54.750年符合要求。图221 工业广场保护煤柱计算图3.1.4 井型校核按矿井的实际煤层开发能力、辅助生产能力、储量条件及安全条件因素对井型进行校核：（1） 煤层开发能力。井田内9号煤层平均6.25m，为特厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大。根据现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，可以布置一个放顶煤工作面保产。（2） 辅助生产环节的能力校核。矿井设计为特大型矿井

50、，开拓方式为双立井单水平开拓，主立井采用箕斗提升，副立井采用罐笼提升和下放材料，运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。工作面生产的原煤经顺槽胶带输送机到大巷胶带输送机运到井底煤仓，再经主立井箕斗提升到地面，运输能力大，自动化程度高。副井运输采用罐笼提升、下放物料，能满足大型设备的下放与提升。主运输大巷采用胶带运输机运输，辅助运输大巷采用无轨胶轮车运输，运输能力大，调度方便灵活。（3） 通风安全条件的校核。矿井煤尘无爆炸危险性，瓦斯涌出量小，属低瓦斯矿井，但为了防止可能出现的瓦斯局部突出，采取预抽瓦斯措施。矿井采用中央并列式通风，辅助运输大巷做进风用，主运输大巷做回风用，可以满足通风需

51、要。（4） 矿井的设计生产能力与整个矿井的工业储量相适应，保证有足够的服务年限，满足煤矿工业矿井设计规范要求，见表3.1。3.2 矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范相关规定，确定矿井设计年工作日为330d，工作制度采用“四六制”，每天四班作业，三班生产，一班准备，每班生产6h。矿井每昼夜净提升时间为16h。表3.1 新建矿井设计服务年限 矿井设计生产能力(mta)矿井设计服务年限(a)第一开采水平设计服务年限(a)煤层倾角25煤层倾角2545煤层倾角4560及以上7035-30506030-12245025201504509402015 15图3.1 作业循环图表4 井田开拓井田开拓是指在井

52、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，简历矿井提升、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、数量、位置及其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不知开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究：（1） 确定井筒的形式、数目和配置，合理学则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） 布置大巷及井底车场。（4） 确定矿井开采程序，做好开采水平的接替。（5） 进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造。（6） 合理确定矿井通风、运输及供电系统。确定开拓问题，需

53、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：（7） 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，节约基建投资，加快矿井建设。（8） 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。（9） 合理开发国家资源，减少煤炭损失。（10） 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。（11） 要适合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。（12） 根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其他有益矿物的综合开采。4.1 概述4.1.1 地质构造金石井田位于太行山隆起带与山前大断层之间的过渡地带，即武安断陷的北部。为一不完整的、被nne向断层切割的nne向金石向斜向斜称为金石向斜。该向斜宽缓开阔，略显波状起伏，向斜形态较清晰完整。在第12