山西大同大学工学院采矿B061刘建伟毕业设计说明书

1、前前 言言本次设计题目为平朔矿区上窑井田 9#煤层开采设计。该矿位于朔州市平朔矿区马关河西，距朔州市 17Km 。井田内有平朔公路和平朔铁路贯穿，交通方便。据井田地质资料：该井田煤层厚度为 13.75m，矿井工业储量为 10934 万吨，设计储量 9380.43 万吨，可采储量为 6819.34 万吨，矿井设计生产能力 90 万吨，服务年限 54.1 年。经鉴定瓦斯相对涌出量平均为 0.0262m3/t，属低瓦斯矿井。根据煤尘爆炸性检测报告：煤尘有爆炸危险性。煤的自燃倾向性为容易自燃，等级级。该矿井正常涌水量为 90m3/h。本设计采用斜井-立井单水平开拓方式，共开掘有两个进风井（主斜井、副斜

2、井）和一个回风立井，大巷顺大断层布置，沿煤层底板布置主运和辅运大巷，沿煤层顶板布置回风大巷。井田共划分有四个盘区，矿井通风方式为中央分列式，通风方法采用机械抽出式。矿井达产时布置 901 盘区，该盘区划分为 7 个条带。首采工作面为 9111 工作面，该工作面长度为 130m，推进长度为 800m，采煤方法选择为综采放顶煤，回采顺序采用后退式、回采工艺是一次采全厚综采放顶煤，采空区采用全部跨落法管理顶板；掘进方式为综合机械化掘进，布置两个机掘队。矿井的工作制度采用“四六制”作业制度。目 录第 1 章 矿井概述及井田地质特征.1 11.11.1 矿区概述矿区概述.1 11.1.1 地理位置 .1

3、1.1.2 地形、地貌 .11.1.3 交通条件及居民点分布 .11.1.4 水文情况 .11.1.5 气候条件 .61.1.6 地震 .61.1.7 矿井周边小窑情况 .61.1.8 矿区工农业概况及建材电力供应情况 .61.21.2 井田地质特征井田地质特征.7 71.2.1 地层 .71.2.2 煤系地层 .81.2.3 井田地质构造 .91.2.4 井田水文地质 .111.31.3 煤层特征煤层特征.11111.3.1 煤层埋藏 .111.3.2 煤层群 .111.3.3 煤炭性质 .131.3.4 瓦斯煤尘、自燃情况 .15第 2 章 矿井开拓 .16162.12.1 井田境界及储量

4、井田境界及储量 .162.1.1 井田境界 .162.1.2 储量 .162.22.2 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限 .172.2.1 矿井工作制度 .172.2.2 矿井设计生产能力的确定 .182.2.3 同时生产的水平数目的确定 .182.2.4 矿井及水平服务年限的计算 .182.32.3 井田开拓井田开拓 .18182.3.1 井田开拓方案的确定 .182.3.2 井筒 .222.3.3 断面的确定 .232.3.4 井底车场及其硐室 .28第 3 章 大巷运输及设备的选择.30303.13.1 概述概述 .30303.23.2 大巷运输及设备选择大巷运输及设

5、备选择 .30303.2.1 大巷运输方式的选择 .303.2.2 辅助运输方式的选择 .303.2.3 胶带输送机、矿车的选型及能力验算 .313.33.3 主要巷道断面的确定主要巷道断面的确定 .3535第 4 4 章章 盘区巷道布置及装备.414.14.1 煤层的地质特征煤层的地质特征 .414.24.2 盘区巷道布置及生产系统盘区巷道布置及生产系统 .41第 5 5 章章 采煤方法.44445.15.1 采煤方法采煤方法 .44445.1.1 采煤方法选择 .445.1.2 工作面长度的确定 .445.25.2 采煤工艺方式采煤工艺方式 .44445.2.1 采煤工艺 .445.2.2

6、 工作面正规循环生产能力 .475.2.3 作业形式 .485.2.4 工作面支护选型及顶板管理 .505.35.3 设备配置设备配置 .50505.45.4 回采巷道布置回采巷道布置 .53535.4.1 回采巷道布置方式 .535.4.2 回采巷道布置尺寸 .535.4.3 回采巷道支护方式 .565.55.5 巷道掘进工艺方式及装备巷道掘进工艺方式及装备 .57575.65.6 盘区巷道掘进盘区巷道掘进 .59595.6.1 巷道断面和支护形式 .595.6.2 巷道掘进进度指标 .595.6.3 掘进工作面个数 .595.6.4 井巷工程量 .60第 6 6 章章 矿井提升.616.1

7、6.1 概述概述 .616.26.2 主副井提升主副井提升 .616.2.1 主井提升 .616.2.2 副井提升方式及设备 .616.36.3 排水设备排水设备 .626.3.1 设计依据 .626.3.2 设备选型计算 .62第 7 7 章章 矿井通风及安全技术.6 647.17.1 矿井通风系统的选择矿井通风系统的选择 .6 647.1.1 选择矿井通风系统的原则 .6 647.1.2 选择矿井通风方式 .6 647.1.3 选择主要通风机的工作方法 .6 647.27.2 盘区通风系统的选择盘区通风系统的选择 .66667.2.1 带区通风系统 .667.2.2 回采工作面通风系统及巷

8、道布置 .677.37.3 全矿井所需风量的计算及分配全矿井所需风量的计算及分配 .68687.3.1 矿井风量的计算原则 .687.3.2 矿井风量的计算 .687.3.3 风量的分配 .737.3.4 风速验算 .737.47.4 全矿井通风阻力的计算全矿井通风阻力的计算 .7 747.4.1 矿井通风总阻力（容易时期）的计算 .757.4.2 矿井通风总阻力（困难时期）的计算 .767.4.3 矿井总风阻和等积孔的计算 .797.57.5 通风机的选型通风机的选型 .79797.5.1 选型依据 .797.5.2 设备选型计算 .807.5.3 选择主要通风机 .817.5.4 选择电动

9、机 .827.67.6 矿井灾害防治技术矿井灾害防治技术 .82827.6.1 防治瓦斯 .827.6.2 防治煤尘 .827.6.3 防治火灾 .837.6.4 防治水 .847.6.5 顶板事故防治措施 .857.6.6 安全监测监控设备 .857.6.7 矿山救护 .86第 8 8 章章 建井工期.878.18.1 建井工期建井工期 .878.1.1 施工准备的内容与进度 .878.1.2 移交标准 .878.1.3 井巷平均成巷进度指标 .878.1.4 井巷主要连锁工程的确定 .888.1.5 施工组织的基本原则 .888.1.6 建井工期 .898.28.2 产量递增计划产量递增计

10、划 .91第 9 9 章章 设计矿井基本技术经济指标.92参考文献.94致 谢.95第第 1 1 章章 矿井概述及井田地质特征矿井概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 地理位置安家岭上窑井田位于山西省朔州市平朔矿区马关河西，南距朔州市 15km，隶属于中国能源集团公司平朔煤炭公司。地理坐标：东经 1183710-1184510，北纬 594510-594830。行政区划隶属于山西省朔州市平鲁区。矿区南边有大(同)运(城)公路和北同蒲铁路通过，朔(州)平(鲁)二级公路南接大运公路沿七里河北上通过井田中部到平鲁城区，矿井工业场地距朔州市城区 l7km，距平朔生活区 15km；安家岭露天矿和

11、安太堡露天矿铁路专用线均接轨于北同蒲铁路的大新车站，专用线长分别为 9 公里和 11 公里，矿井的交通运输条件十分便利。矿区北到大同 123km，南至太原 226km。地表标高 1180l511m，一般在 12501350m。1.1.2 地形、地貌井田内为低山丘陵黄土地貌景观，地形比较复杂，黄土梁发育，地势大致为北西高，东南低，中部地表为高家沟村，其它为荒地和少量耕地，东部有前湾、转吉湾-马蹄沟等季节性河流，雨季短暂流水，平时干涸。地面标高：+1444.4+1250。 1.1.3 交通条件及居民点分布矿区南边有大(同)运(城)公路和北同蒲铁路通过，朔(州)平(鲁)二级公路南接大运公路沿七里河北

12、上通过井田中部到平鲁城区，矿井工业场地距朔州市城区l7km，距平朔生活区 15km；安家岭露天矿和安太堡露天矿铁路专用线均接轨于北同蒲铁路的大新车站，专用线长分别为 9 公里和 11 公里，矿井的交通运输条件十分便利。1.1.4 水文情况上窑井田位于神头泉域水文地质单元的补给一径流区。七里河河床在本区最低侵蚀基准面，河床标高为+12451260m，主副井井口标高为 1271m 左右，为矿井水自然排泄面标高。井田边界条件及范围：上窑井田位于平朔矿区的北部偏西，东部为安家岭逆断层，为井田的隔水边界，北部和南部无基岩出露，地下水由北西向东南迳径流运动，受安家岭逆断层的阻隔，转而由北向南流，由此，北部

13、为煤系地下水的侧向补给边界，南部为侧向泄水边界，西部有煤系地层和奥陶系灰岩出露，构成了井田垂向透水边界，由此范围圈定的井田面积 10.64km2。（一）含水层1奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层奥陶系灰岩在井田西部边缘大面积出露，地表裂隙发育，易接受大气降水补给，由西向东基本呈单斜形态逐渐深埋，在上窑村一带、白家辛窑向斜轴部为灰岩顶界标高最低点。区内揭露灰岩钻孔 10 个，其中探岩溶孔 2 个，灰岩抽水孔 3 个。灰岩埋藏深度 334-425.30m，顶界标高 887.16-1170.45m，水位标高 1060m-1080 m。根据钻孔揭露灰岩情况，表明本区灰岩无论是水平方向，还是垂直方向上，岩溶发育具

14、有不均一性，其中下马家沟灰岩岩溶发育强于上马家沟组灰岩，而且构造控水起主导作用，在白家辛窑向斜轴部形成了一个中等富水区，其富水性远远强于其它地段。2石炭系上统太原组砂岩裂隙含水层太原组为本区主要含煤地层，其中 4 号煤层为主要可采煤层，含水层赋存在各煤层之间，属层间裂隙承压水，沿垂直方向可划分为三个含水层段：第一段：位于 4 号煤层与 7 号煤层之间，含水层岩性以中粗砂岩为主，局部为粉细砂岩，厚度在 5-10m，井田的中部厚度比较稳定，一般为 10m 左右，井田的西部、北东部，厚度渐增，该含水层段是太原组主要含水层，为 4 号煤层直接充水含水层。根据钻孔抽水试验资料，太原组含水层的富水性在本区

15、具有不均一性，在构造部位，富水性中等，偏离构造部位，富水性弱。水质类型为 HCO3Cl-CaK+Na型水，或 HCO3Cl-CaK+NaCa 型水，矿化度 600-620mg/L，PH 值 6.85-7.40。3二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层山西组含水层为 4 号煤层上覆直接充水含水层，砂岩裂隙含水系砂岩裂隙承压水，岩性以中粗粒砂岩为主，总厚 20-40m，山西组砂岩有 3-5 层，上部砂岩多呈透镜体状，底部 K3 砂岩分布稳定，厚度 6-20m， K3 砂岩在本区裂隙比较发育，具有良好的透水性。从钻孔抽水试验结果看，山西组含水层总体属弱含水层，当具备了贮水条件时，则具有较好的含水性。水质类型

16、有 Cl-K+Na 型和 HCO3SO4Cl-CaMg 型，矿化度 770-1080mg/L，PH 值 6.5-7.24。4二叠系下统下石盒子组砂岩裂隙含水层下石盒子组岩性由含砾粗砂岩、中细砂岩及泥岩组成，砂岩与泥岩交互沉积，上部砂岩呈透镜体状，连续性差，底部 K4 砂岩为下石盒子组与山西组分界标志，分布稳定。在断层两侧，砂岩裂隙比较发育，能贮存一定量的地下水，含水性较好。5二叠系上统上石盒子组砂岩裂隙含水层本组地层浅部风化裂隙比较发育，构成了基岩风化壳，风化壳厚度一般在 30-50m，在地势低洼的沟谷地带，有基岩出露，大气降水补给条件好，有利于地表水、地下水的汇集，据钻孔抽水试验结果，单位涌

17、水量 0.137L/s.m，渗透系数 0.658m/d，静止水位 4.8m，水位标高 1250.24m，富水性中等。水质类型为 HCO3-CaMgNa 型水，矿化度 450mg/L，总硬度 248.9mg/L，PH值 7.55。6第三系孔隙、裂隙含水层以往把第三系红土全部定为隔水层，本次水文地质勘探在进行野外水文地质调查时，发现浅部红土含砾量较高，含有孔隙和裂隙，区内许多泉水均出自该层，在有些村庄是主要的饮用水源，泉水流量一般小于 0.014L/s，含水性极弱。在上窑村沟谷中，在红土之间夹有一层细砂，厚约 1m，水井出水量不大，含水性弱。水质类型为 HCO3-CaMgNa 型水，矿化度 255

18、mg/L，总硬度170.91mg/L，PH 值 8.32。7第四系松散层孔隙含水层分布于上窑区较大沟谷中，含水层岩性为砂、砂砾石层，为全新统冲洪积物，厚度一般为 1-3m，在马蹄沟村一带，砾石层最厚，约 15-20m，由于贮水范围有限，含水量不大，一般水井出水量小于 10 m3/d，在马蹄沟村 3 号井，用水泵抽水，单井出水量 150 m3/d，含水性弱。水质类型为 HCO3- MgNa 型水，矿化度 350mg/L，总硬度 236.99mg/L，PH值 8.31。（二）隔水层1第三系红土全区分布稳定，岩性为棕红色粘土、粉质粘土，干燥时土质密实、坚硬，侵水后土质变软，可塑，具湿胀性，是良好的隔

19、水层。2石炭系中统本溪组上部岩性为灰黑色、灰色砂质泥岩、铝质泥岩夹薄层石灰岩下部为灰、赤灰色砂质泥岩、粉砂岩，底部铝质泥岩，厚度 27.71-42.00m，平均 36.60m，是奥灰含水层与煤系地层之间重要的隔水层。（三）构造的水文地质特征1褶曲构造控水作用白家辛窑向斜是本区主要构造，位于井田的东部，从安太堡区东部开始，往南偏西经上窑子村南进入本区，由马蹄沟村东、上窑村南进入峙峪区西部，区内全长4350m，两翼地层倾角 5左右，该向斜向西南倾伏，在上窑村一带平缓，构成了一个天然的勺形储水构造。由于在向斜的轴部，应力集中，岩石的节理、裂隙发育，为地下水的富集创造了条件，而马蹄沟断层又位于该向斜的

20、轴部，进一步加剧了向斜轴部裂隙发育程度。如安家岭上窑井工矿一号井主斜井掘进时，在接近白家辛窑向斜轴部附近，节理裂隙极为发育，最宽处达 0.3m，充分说明了向斜轴部节理裂隙较两翼地层发育，为本区富水地段，安家岭井工矿主斜井涌水量、石崖湾矿矿井涌水量远大于附近煤矿矿井涌水量以及抽水试验结果亦证明了这一点（见表 1-2-6） 。因此当采煤掘进到该地段时，矿井涌水量将有所增加，对煤层开采有一定的影响。 矿井涌水量以及抽水试验结果 表 1-2-6矿井名称涌水量（m3/h）孔 号单位涌水量（L/s.m）安家岭矿主斜井120井检 40.0917（C3t）石崖煤矿104T40.108（C3t）大东沟矿41.6

21、T60.139（P1s，C3t）2断层的含水性及导水性井田内共有断层 15 条，其中北东、北东向断层 11 条，北西、北北西向断层 4 条，以北东、北东东和为主要断层组。由于三维地震勘探解释的断层在井田中部多为小断层，钻孔难以控制，而较大的断层又位于井田边缘，因此本次水文地质勘探未对断层进行勘查。据周边煤矿调查，位于井田西北界的施西矿，在掘进中遇 F20 北西向断层，断层有淋头水，水量不大。安家岭一号井工矿向上窑区掘进主水平大巷时，遇一条落差40m 的正断层，断层带内充填物为断层泥、不含水，但在断层的一盘，涌水量为 20-40 m3/h，水量较大，由此可以看出，断层是否含水，并不完全取决于断层

22、的力学性质，与断层带、断层两盘的岩性，补给条件有一定的关系。3陷落柱的含水性和导水性本次水文地质勘探揭露了 X2、X3 两个陷落柱，揭露钻孔分别为 T6、T8 号孔。X3 已塌陷至 4 号层顶板以上下石盒子组，X2 仅陷落至本溪组，煤层未塌落。T8 号孔陷落柱抽水试验，单位涌水量 0.0365L/sm，含水性弱；T6 号抽水试验是 4 号煤顶板 K3 砂岩、太原组及本溪组混合抽水，单位涌水量 0.1389L/sm，含水性中等。陷落柱的导水性： 通过对上窑区地下水水化学特性的分析，认为 T6、T8 号孔揭露的 X2、X3 陷落柱与奥灰水有一定的水力联系。（四）地下水补给、径流、排泄特征1地下水补

23、给上窑井田位于平朔矿区宁武向斜的西翼，地形呈西高东低之趋势，区内无大的地表水体，地下水的补给主要依赖于大气降水，井田西部界外出露有大面积的奥陶系灰岩，地表风化裂隙，溶蚀裂隙发育，是大气降水入渗的良好通道，大气降水的补给条件好。井田范围大面积覆盖第四系黄土和第三系红土，在较大的沟谷中有第四系冲洪积砂砾石层与下伏基岩直接接触，砂砾石层多为透水层，因此除在沟谷浅部风化壳可获得大气降水的入渗补给，补给条件较好外，井田大范围由于受第三系红土隔水层阻隔，大气降水的入渗补给量极为有限，受地层沉积顺序的控制影响，由上而下，地下水的补给条件越来越差，其大部分补给量来源于区外补给区的侧向补给。七里河、大路门沟常年

24、有矿井水排出，其沿途的不断下渗，河水可就近补给其下伏地层含水层。本区断层发育，陷落柱具导水性，各种类型地下水在水头差的作用下，通过断层、陷落柱进行越流补给，本区以往施工钻孔较多，其封闭不严时，可沟通上下含水层的水力联系。2地下水径流本区构造形态为西、北、东北高，南部低，在本区形成了白家辛窑向斜勺型储水构造，地下水通过构造裂隙或顺层自西、北、东北向勺的底部上窑村一带汇集。上石盒子组地层由风化壳组成，风化裂隙发育，径流条件好；山西组、太原组、奥陶系在白家辛窑向斜的北翼节理裂隙发育要差于轴部，其径流条件由两翼向轴部越来越好。在断层及陷落柱附近，岩石的节理、裂隙发育，地下水在径流过程中，地下水由水平运

25、动将转变为垂向越流运动。3地下水排泄本区地下水的排泄途径以矿井排水为主要途径，其次为泉的点状排泄及地下水的侧向径流排泄。本区周边有生产煤矿 11 座，常年排水，每天的排水量约 6000m3，矿井排水对煤系地层砂岩裂隙水影响明显，T6 号孔 2005 年 8 11 月水位下降6.44m，T8 号孔水位下降 1.94m。第三系红土出露的泉水在冲沟底部以泉的形式渗流排泄。奥陶系岩溶水在本区没有出露点，其由西向东径流过程中，受安家岭逆断层阻挡，转而向南排出区外。（五）水化学类型全区不同类型地下水水质化验结果表明，本区地下水在垂向上由浅至深，水化学特征呈规律性变化。K、Na、Cl、矿化度、总硬度等指标由

26、第四系全新统-保德组-上石盒子组-山西组-太原组逐渐在增加，水化学类型由 HCO3-CaMgHCO3-CaMgK+NaHCO3SO4Cl-CaMgHCO3Cl-Ca+K+Na 做为在氧化环境稳定的 NO3-浅层水远远大于深部地层，由此说明随着埋深的增加，地下水的补给，径流条件愈来愈差。在水平方向，同一种类型地下水具有向斜的翼部至轴部循环条件变好的趋势。1.1.5 气候条件本区属于黄土高原干旱大陆性气候，冬季严寒，夏季炎热，气候干燥，风沙严重。1、气温：一般较低，以年温差大为特点，年平均气温为 5.1，极端最高气温在39.9，极端最低气温在-35。2、降水量：降水多集中在 7、8、9 三个月，约

27、为全年降水量的 60-75%，历年平均最大降水量为 628.3mm，历年平均最小降水量为 259.3mm，历年平均降水量448.7mm，最大日降水量为 79.90mm。如 1995 年为丰水年，年降水量为 541.7mm，日均涌水量为 3115m3；1984 年为枯水年，年降水量为 247.9mm，日均涌水量为2044m3。日均涌水量相差 1071 m33、蒸发量：历年来蒸发量大大超过降水量，年一般蒸发量在 1644-2105mm 之间，平均蒸发量为 1847.8mm。4、风：该地区一向以风沙多而著称，西北风几乎贯穿全年，每年有风时间占全年总时间的 70%，多集中与冬春季节，年平均风速为 3.

28、2m/s，最大可达 17m/s。5、冻土：历年来冻土月份为 11 月至第二年 4 月份，最大冻土深度 1610mm。平均积雪厚度 50mm。1.1.6 地震朔州地区地震较少，但由于距离大同较近，因此常常受到大同地区余震影响。以下是大同地区地震情况：大同地区属地震频发区，历史上多次发生过强烈地震，最近较强的一次地震是1989 年 10 月 18 日发生在大同县-阳高之间的 6.1 级地震，破坏较为严重。属地震裂度度区，根据中国地震动参数区划图 ，本地区地震烈度为 7 度，所属地震动峰值加速度分区为 0.10.15g。1.1.7 矿井周边小窑情况井田内小窑有一座上窑煤矿，但现在已经关闭。1.1.8

29、 矿区工农业概况及建材电力供应情况矿区地处山区，土地贫瘠，又受干旱影响，基本没有农作物。工业生产主要是采煤，在矿区内有砖瓦场、水泥场，沙石就地就能解决，其它钢才等靠外购。矿井供电主要来自安家岭变电站，该变电站由双回路电源供电，分别为煤州线和四州线，供电电压 35KV，经两台 6300KVA 主变降压后输出 6KV 电压。1.2 井田地质特征1.2.1 地层上窑井田位于宁武煤田的北部，马关河的西侧，地表大部分被新生界地层覆盖，属典型的黄土丘陵地貌。区内出露地层有奥陶系中下统、石炭系中统本溪组、上统太原组、二叠系下统山西组、下统下石盒子组、上统上石盒子组以及新生界第三系保德组和第四系中、上更新统，

30、全新统地层，现分述如下：1奥陶系（O）中、下奥陶统（O1+2）：出露于井田西部，最大揭露厚度 187.29m，中统马家沟组顶部为浅灰色角砾状灰岩，中部为斑状石灰岩间夹石灰岩，底部为泥质条带灰岩和角砾状灰岩，厚 84.46-104.30m；下马家沟组上部为灰色、深灰色灰岩厚层状石灰岩夹浅灰黄色白云质灰岩、白云岩，中下部灰褐色具黄色斑点的斑状灰岩中夹灰色石灰岩、白云质灰岩及砾屑灰岩。下奥陶统为灰黄色、灰白色白云质石灰岩及白云岩，间夹薄层状灰岩及结晶灰岩，总厚约 400m。2石炭系（C）（1）中统本溪组（C2b）岩性主要为灰色、深灰色、灰黑色泥岩、砂质泥岩及粉细砂岩组成，具水平及缓波状层理。本组地层

31、厚 27.71-42.00m，平均 36.60m，与下伏奥陶系地层呈平行不整合接触，含腕足类、珊瑚、海百合化石碎片。（2）上统太原组（C3t）为本井田主要含煤地层，含煤 10 余层，主要有 4-1、4-2、5、7-1、7-2、8、9、10、11 号煤层，煤层总厚 29.70m，含煤系数 37.2%。本组地层中部发育一砂岩段，岩性为灰白色中粗石英砂岩，有时含砾，层位稳定，厚度一般在 10-20m 左右，将本组地层分为上下两个煤岩组。上煤岩组由深灰-灰黑色泥岩、砂质泥岩及 4、5 号煤层组成，含黄铁矿及菱铁矿结核。下煤岩组岩性为深灰色砂质泥岩、泥岩、灰褐色中粒砂岩及 7、8、9、10、11 号煤层

32、，含较多的黄铁矿结核。全组厚 57.33-105.34m，平均 79.76m，与下伏本溪组呈整合接触。3二叠系（P）（1）下统山西组（P1s）上部为灰白、灰黄色中粗粒石英砂岩与深灰色砂质泥岩、粉砂岩互层，中夹兰灰色泥岩及硬质耐火粘土层，砂岩厚度变化较大。下部为灰、深灰色泥岩、粉砂岩及软质耐火粘土矿层，有时含 1-3 层薄煤层，与下伏地层呈整合接触。本组地层厚 56.00-97.99m，平均 69.61m。（2）下统下石盒子组（P1x）上部为灰色、灰绿色、兰灰色细砂岩、粉砂岩互层，夹黄、绿、紫、灰等杂色粘土岩，中下部以黄褐色、黄绿色粗粒砂岩为主，有时含砾石。本组地层厚 71.00-97.3m，平

33、均 82.57m。（3）上统上石盒子组（P2s）主要出露于井田南部上窑村一带，马蹄沟南侧零星可见。岩性为兰灰、黄绿、紫红色砂质泥岩、粉砂岩，中夹灰绿色、浅紫色中粗砂岩及其透镜体，下部为厚层状灰白-灰绿色粗粒砂岩。厚 0-190.56m，平均厚 25m，与下伏地层整合接触。4第四系（N）第三系上新统保德组（N2b）：主要出露于井田中部和西部，除大的沟谷底部外，上窑区均有分布，岩性为棕红色粉砂质亚粘土，厚 0-59.44m，平均 23.00m，与下伏地层不整合接触。5第四系（Q）（1）中上更新统（Q2+3）上部为黄土即黄色粉砂质亚粘土，垂直节理发育，底部有 2-6m 的砾石层。下部为浅红色砂质粘土

34、，厚 0-68.00m，平均 20.96m，与下伏地层不整合接触。（2）全新统（Q4）为现代河床沉积物、河漫滩堆积物，以砾石为主，间夹一些砂土，厚 0-20.00m。1.2.2 煤系地层本井田含煤地层为石炭系太原组及二叠系山西组，共含煤 12 层。山西组地层厚11.41-97.99m，平均 59.61m，含煤 3 层，分别为 1、2、3 号，均为零星赋存，厚度0.20-0.50m，均没达到可采厚度。石炭系上统太原组为本井田主要含煤地层，含煤 10 余层，主要有 4、5、7-1、7-2、8 号煤层，煤层总厚 29.70m，含煤系数 37.2%。本组地层中部发育一砂岩段，岩性为灰白色中粗石英砂岩，

35、有时含砾，层位稳定，厚度一般在 10-20m 左右，将本组地层分为上下两个煤岩组。上煤岩组由深灰-灰黑色泥岩、砂质泥岩及 4、5 号煤层组成，含黄铁矿及菱铁矿结核。下煤岩组岩性为深灰色砂质泥岩、泥岩、灰褐色中粒砂岩及 7、8 号煤层，含较多的黄铁矿结核。全组厚57.33-105.34m，平均 79.76m，与下伏本溪组呈整合接触。1.2.3 井田地质构造地质构造上窑井田位于宁武煤田的北西部，宁武向斜的西部，受构造控制，地层走向在西部为南北向，靠近白家辛窑呈北东向展布，井田内地层倾角平缓，一般 2-10，西部倾角最大达 15。白家辛窑沟向斜在井田东部北东向展布，断层、陷落柱较为发育，属构造中等复

36、杂区。（1）褶曲上窑区内白家辛窑向斜位于井田东部，轴向 N50E，延伸全长 4900m，两翼地层倾角约 5左右。（2）断层本区断层 16 条，落差在 5m 以上 6 条，F19、F25 为钻孔控制，其它断层为三维地震控制。马蹄沟断层（F25）：位于马蹄沟村东，正断层，走向 NE，倾向 NW，落差 40-60m，全长约 1500m，地表未见出露。安家岭断层（F19）：位于井田东南部边界外，逆断层，走向 NE，倾向 SE，倾角 40，落差 40-60m，全长 12000m，由钻孔控制。断层 DF2：位于井田南部，正断层走向 NE，倾向 NW，倾角 64，落差 0-33m，延展长度 560m，三维地

37、震勘探控制。断层 DF3：位于井田东南角，正断层走向 NE，倾向 NW，倾角 72，9 号煤层落差 17-30m，4 号煤层落差 12-30m，延展长度 720m，由三维地震勘探控制。 断层一览表断层一览表 表表 1-2-1产 状断层号性质走向倾向倾角()落差(m)延展长度(m)控制程度F19逆断层NESE4040-6012000钻孔F25正断层NENW6740-601500钻孔DF1正断层NEENNW605120DF2正断层NENW640-33560可靠DF3正断层NENW7217-33740可靠DF4正断层NENW605190DF5正断层NENW725145DF6正断层NNESEE7551

38、40DF7正断层NEESE560-5260可靠DF8正断层NESE745165DF9正断层NWSW665230较可靠DF10正断层NWNE660-5345可靠DF11正断层NEESSE605180DF12正断层NNESEE750-5220可靠DF14正断层NNESEE725215DF15正断层NWWSW605138（3）陷落柱本区陷落柱均由三维地震控制。水文地质勘探对X2、X3、X6、X10、X11、X12 做了钻探验证，认为 X6、X10、X11、X12 陷落柱不存在，X1、X4、X5、X7 陷落柱没有经钻孔验证。陷落柱特征见表 1-2-2。 陷落柱特征一览表陷落柱特征一览表 表表 1-2-

39、2长 轴短 轴编号方向长度(m)方向长度(m)面积(km2)控制程度煤层号X1NE50NW402090X2X3NE180NW6010390X4SN135EW758742X5EW80SN503841X7SW55EW5020104-1X1NE330NW8022991X2X3NE200NW7512889X4SN145EW859640X5EW90SN604522X7SN60EW5023379（4）岩浆岩上窑区未见岩浆活动。1.2.4 井田水文地质上窑井田位于平朔矿区的西部，地貌属黄土丘陵，冲沟较为发育，冲沟两侧为黄土梁，地表植被不发育，地形有自然排水条件。由于基岩之上覆盖第三系红土及第四系黄土，加之受

40、气候条件的制约，大气降水的入渗条件差。本井田构造较为复杂，并形成了白家辛窑向斜勺形储水构造，风化壳、山西组、太原组、奥陶系在向斜的轴部为中等富水含水层。本井田主要可采煤层为 9 号，9、11 号煤层顶板直接充水含水层为太原组砂岩裂隙含水层，富水性弱-中等。本井田构造较为复杂，断层、陷落柱多具导水性，而奥灰水的水头压力较高，奥灰水位高出 9 号煤层 0-110m 左右，本区奥灰水通过断层、陷落柱或隔水层薄弱带突入矿井，而成为 9 号煤层直接充水含水层。9 号煤层井田水文地质条件总体简单，局部为中等。 1.3 煤层特征1.3.1 煤层埋藏煤层埋藏较浅，9 号煤埋藏深度在工业场地处 200300m.

41、1.3.2 煤层群1含煤性本井田含煤地层为石炭系太原组及二叠系山西组，共含煤 12 层。山西组地层厚11.41-97.99m，平均 59.61m，含煤 3 层，分别为 1、2、3 号，均为零星赋存，厚度0.20-0.50m，均没达到可采厚度。太原组地层厚 57.33-105.34m，平均 79.76m，含煤 9 层，编号为 4-1、4-2、5、7-1、7-2、8、9、10、11 号，总厚 29.7m，含煤系数 37.2%。2可采煤层（1）9 号煤层全井田均有分布，为全井田最厚之煤层，厚 6.85-16.51m，平均 13.75m，煤层结构较复杂，由 2-10 个煤分层组成，一般为 4-6 个，

42、煤层最厚点位于井田北部 A912 号孔，煤厚 16.51m，最薄点位于井田北中部 523 号孔，煤厚 6.85m。顶板为泥岩、砂质泥岩，有时为中、粗砂岩，底板为泥岩及粉、细砂岩。为全井田可采的稳定煤层。煤层特征一览表 表 1-3-1煤层煤层号号煤层煤层最小最小-最大最大平均平均层间距层间距最小最小-最大最大平均平均煤层煤层结构结构顶板岩性顶板岩性底板底板岩性岩性稳定性稳定性分布范围及分布范围及可采性可采性96.85-16.5113.750.70-7.703.61简单 1-2 个分层较复杂2-10 个分层一般 4-6 个分层高岭质泥岩砂质泥岩泥岩、砂质泥岩中、粗砂岩泥岩粉砂岩泥岩、粉细砂 岩不稳

43、定稳定为不可采煤层，零星分布全井田分布并可采1.3.3 煤炭性质1物理性质煤层颜色均为深黑色，条痕色为黑褐色，以弱玻璃光泽为主，沥青光泽为辅，条带结构，水平层理，参差状断口，块状构造，致密性硬，内生裂隙较发育，碳酸盐类矿物充填，都可见黄铁矿的薄膜、颗粒及结核煤层的视密度一般在 1.30-1.55t/m3之间，真密度较视密度高 0.1-0.2 t/m3，一般在 1.40-1.65 t/m3之间。2化学性质、工艺性能及煤类（1）化学性质工业分析水分：原煤空气干燥基水分一般低于 3%，各煤层之间差异不大。1.4 密度洗后浮煤水分略有升高。灰分：原煤灰分各煤层平均在 22.41-29.83%，均属中灰

44、高灰煤，各煤层比较以11 号煤层平均灰分最高，以 9 号煤层平均灰分最低。各煤层经 1.4 密度洗选后，灰分降至 10%左右， 7 号煤层和 11 号煤层平均灰分较高，大于 10%，其它煤层小于10%。挥发分：各煤层 1.4 密度浮煤挥发分均高于 40%，均属高挥发分煤。固定碳：、9 号煤层 1.4 密度级洗煤干燥基固定碳分别为 50.27%，属低固定碳煤。硫分原煤全硫含量： 9 号煤层在 2-3%之间，为中高硫高硫煤， 1.4 密度洗选后，9 号煤降幅较小仍为中高硫煤， 9 号煤层以有机硫为主，硫铁矿硫次之；本井田各煤层总体除 4 号煤层外硫分含量都比较高，而且有机硫硫含量较高，致使 1.4

45、 密度洗煤硫分下降不大的主要原因。元素分析1.4 密度洗煤的碳元素含量 78.15-83.03%，氢元素含量 4.71-5.97%，氮元素含量1.01-1.67%，氧元素含量 10%左右。煤灰成分主要以 SiO2、Al2O3为主，两者之和在 80%以上，SiO2较 Al2O3一般高 2-10%。Fe2O3各煤层含量平均在 3.26-18.74%，CaO 含量平均在 0.66-6.75%，SO3含量平均在 1.48-5.91%。MgO 含量平均低于 1.00%。有害元素及微量元素本井田只有磷、锗测定资料，其它元素利用邻区东露天矿详查资料。有害元素，原煤磷含量平均在 0.003-0.026%之间，

46、浮煤磷为 0.007-0.020%，属特低磷-低磷煤。砷含量在 0.0003-0.0005%之间，为一级至二级含砷煤，氯含量在0.028-0.043%之间，为特低氯煤。微量元素：锗含量在 0-10.4ppm，镓含量在 15.21-20.08ppm，均未达到工业提取品位。（2）工艺性能发热量原煤低位分析基发热量平均在 20.19-23.06MJ/kg，影响发热量的主要因素是煤中矿物质含量，1.4 密度洗选后发热量能达到 27MJ/kg 以上。 粘结性和结焦性各煤层粘结性指数平均在 52.9-86.属于中强-强粘结煤，自上而下粘结性呈增强趋势。胶质层最大厚度为 5-19.0mm，平均为 8.2-1

47、3.5mm，各煤层的结焦性不好。低温干馏焦油产率多在 7-12%，为富油煤。煤灰熔融性：软化温度(ST)大于 1350，属较高软化温度灰。煤对 CO2化学反应性：根据平朔矿区东露天矿详查地质报告资料，各煤层的测定值在 1000时，普遍 60%，反应性较差。哈氏可磨系数：据安太堡露天矿扩界区勘探地质报告资料，9 号煤平均66，为中等可磨煤。结渣性，依据煤灰熔融温度分析，一般高熔或难熔灰分应为不易结渣煤。（3）煤类根据中国煤炭分类国家标准（GB5751-86） 划分，各煤层的 1.4 密度级浮煤挥发分均大于 37%，Y 值小于 25mm，G 值大于 35，确定各煤层的煤类均为气煤。3煤的可选性及风

48、氧化（1）可选性据本矿选煤厂提供的资料资料，按中国煤炭可选性评定标准（GB/T16417-1996）0.1 含量法评定，在指定精煤灰分为 14.5%时，分选密度为 1.60，精煤回收率在 65%以上，0.1 含量小于 30%，可选性等级为较难选。（2）煤的风氧化本井田未发现有煤层风、氧化，在井田外北东部煤层受到不同程度的风化侵蚀，风化煤严重者已经成为粘土，为土状光泽，风化程度不同颜色深浅不同，有棕褐色，灰黑色、黑色，湿润色重，结构疏松，干燥时有碎粒状或粉末状，粉末状微具塑性，手感松软，遇水成泥状，风化煤部分或完全失去燃烧性能。1.3.4 瓦斯煤尘、自燃情况低瓦斯矿井，煤层自然倾向等级为二级自然

49、倾向，煤尘具有强爆炸危险性，自然发火期 100 天。第第 2 2 章章 矿井开拓矿井开拓2.1 井田境界及储量2.1.1 井田境界 根据山西省国土资源厅批准的同煤忻州窑矿采矿许可证 ，井田境界由 9 个坐标点连接圈定： 1、X=71685 Y=6890 2、X=70090 Y=6890 3、X=69500 Y=7030 4、X=69492.5 Y=7040 5、X=68625 Y=6500 6、X=68500 Y=6500 7、X=68500 Y=8540 8、X=68575 Y=8610 9、X=71685 Y=9165 井田东西长 2273m，南北长 2810m，面积 5680000。2.

50、1.2 储量（一）资源/储量估算范围 本次参与资源/储量估算的煤层为该矿批准开采的 9#层，资源/储量估算边界范围为井田边界所圈定的范围。（二）工业指标 参照煤、泥炭地质勘察规范中有关规定，确定各工业指标如下： 煤层最低可采厚度为 0.8，最高可采灰分为 40%，最高可采硫分为 3%（三）资源/储量估算方法与有关参数的确定 井田范围煤层倾角平缓，基本在 07，故本次资源/储量估算采用地质块段算术平均法，计算公式如下：Q=SHD/10000式中：Q-块段资源/储量（万吨） S-块段面积 K（m2） ，采用水平投影面积，用求积仪在煤层底版等高线上直接求得 H-块段平均厚度（m） ，为块段内及邻近见

51、煤工程点煤层资源/储量估算厚度之算术平均值，各工程点煤层采用厚度的确定按照有关规程的规定确定。 D-煤层视密度（t/m3） ，煤层视密度（容重）均为 1.4t/m3， （四）资源/储量估算结果 经本估算，共获得 9#煤层工业储量 10934 万吨。 三、可采储量（一）矿井设计储量计算矿井设计储量=矿井工业储量永久煤柱损失经计算，矿井设计储量为 10934 万吨。详见表 表 2-1-2-1 矿井设计储量计 单位：万 t永久煤柱损失永久煤柱损失煤层煤层工业工业储量储量井田边界井田边界断层断层铁公路铁公路小计小计设计设计储量储量9#10934392.7766.89393.981553.979380.

52、43（二）矿井设计可采储量 矿井可采储量按下式计算： （2-1）()ksZZPC式中： ZK矿井设计可采储量，万 t； ZS矿井工业储量，万 t； P煤柱损失，1447.5 万 t；C采区回采率，薄煤层取 C=85%；中厚煤层取 C=80%；厚煤层取 C=75%。 经计算，矿井设计可采量为 6819.36 万 t，见下表：表 2-1-2-2 矿井储量计算表 单位：万 t设计煤柱损失设计煤柱损失煤层煤层设计设计储量储量工业场地工业场地风井风井小计小计回采率回采率可采可采储量储量9#9380.43263.4724.48287. 9575%6819.342.2 矿井设计生产能力及服务年限2.2.1

53、矿井工作制度矿井设计年工作日为 330 天。作业方式为“四六”制作业，即三个班生产，一个班检修。2.2.2 矿井设计生产能力的确定根据当地用煤需求，结合煤层赋存条件，可采储量、装备水平、资金来源等因素，确定矿井生产能力为 90 万 t/a。2.2.3 同时生产的水平数目的确定 本井田可采煤层为 9#层煤，同时生产一个水平、一个工作面可保证 90 万 t/a 设计生产能力。2.2.4 矿井及水平服务年限的计算算 矿井及水平服务年限均按下式计算： （2-2）ZTA K 式中： T服务年限。 Z设计可采储量，万 t。 A设计生产能力，万 t/a K储量备用系数，取 1.4。则：矿井及水平服务年限 T

54、=6819.36/901.4=54.1 年服务年限均符合煤炭工业矿井设计规范的有关要求。2.3 井田开拓2.3.1 井田开拓开拓方案的确定1矿井工业场地位置选择 本设计工业场地位置的选择根据不同方案井口位置而定，两种不同方案的井口位置分别为： 方案一：根据矿井地形地貌及目前交通运输、电力供应等外部环境，工业广场布置在平朔安家岭露天矿排土山山脚下的开阔场地。矿井工业广场选择在此处具有以下优点：工业场地紧靠平朔公路、平朔铁路运煤专线，交通运输便利，地面较开阔，且海拔比其它位置低达 190m，缩短主副井的开拓巷道的长度，使开拓成本变低，且此处无排土，建立工业场地地基稳固，且工业场地集中，即方便又便于

55、管理。矿井工业广场选择在此处具有以下缺点：使井筒的位置不在储量的中央。方案二：由于此方案的主副井分离，所以此方案的工业广场有两个，一个位于井田中央，此广场内有主立井和回风立井两个井筒，另一个位于井田的下部边界，内有副斜井一个井筒。矿井工业广场选择在此处具有以下优点：可是主立井的位置布置在井田的中央。矿井工业广场选择在此处具有以下缺点：主井所在的工业广场远离平朔铁路，平朔公路，且地面坡度较大，不宜布置铁路支线，运输不方便，成本较高，海拔比其它位置高达 200 米，在此位置布置立井投资较大，且邻近露天矿在次处排土的厚度达 100多米，在次布置工业场地地基不稳固，工业场地分离，不方便且不便于管理。

56、2、开拓方案的选择根据矿井工业场地及确定的开拓方式，结合矿井规模、煤层赋存特征以及矿井目前的实际情况，本设计开拓提出两个方案进行比较，方案分述如下：方案一：主、副斜井盘区开拓方式。主井井口标高+1252，井底标高+1050，倾角为 16，斜长 733 米，皮带提升，兼做矿井的进风井和安全出口。副斜井井口标高+1257，井底标高+1058，倾角 6，斜长 1903 米，采用无轨胶轮车辅助运输，兼做矿井的进风井和安全出口。根据井田形状、煤层产状、开采技术条件和井口位置等具体条件，井下设一组大巷，即顺着大断层布置大巷，沿煤层底板布置主运和辅运大巷，沿煤层顶板布置回风大巷。水仓、水泵房和变电所布置在主

57、斜井井底。矿井移交生产时，采用中央分列式通风系统，抽出式通风方式。回风立井的选择应避开断层，井口标高+1300，井底标高+1060，井筒垂深 240 米，净直径 5 米，井筒内装备梯子间，兼做矿井的安全出口。考虑到减少矿建投资，尽早出煤，矿井移交的首采盘区为离主副斜井较近的带区。井田开拓方式平面图见图 2-3-1-1方案二：主立、副斜带区开拓方式。主井井口标高+1432，井底标高+1102，井筒净直径 6 米，井筒深度 345 米，箕斗提升，兼做矿井的进风井。副斜井井口标高+1253，井底标高+1104，倾角 6，斜长 1444 米，采用无轨胶轮车运输，兼做矿井的进风井和安全出口。根据井田形状

58、、煤层产状、开采技术条件和井口位置等具体条件，井下设一组大巷，即在井田储量中央设一组东西向大巷，沿煤层底板布置主运和辅运大巷，沿煤层顶板布置回风大巷。矿井移交生产时，采用中央分列式通风系统，抽出式通风方式。回风立井选择应避开断层，井口标高+1416，井底标高+1107，井筒垂深 309 米，净直径 5 米，井筒内装备梯子间，兼做矿井的安全出口。考虑到减少矿建投资，尽早出煤，矿井移交的首采带区为离主副井较近的带区。井田开拓方式平面图见图 2-3-1-2(T)1137.323 (T)1149.679F9H5H6H4(T)1121.984(T)1117.644(T)1114.043 (T)1053.

59、730HM6H9 H10 2008.121265.711056.53530钻甲1329.541138.1913.821368.161162.0616.451404钻甲1302测甲1343.491164.1213.881202钻乙1337.301154.0513.901102钻甲1343.441170.1512.841003钻乙1367.461169.0112.20904钻甲1357.661141.6414.82903钻甲1346.881131.1411.99902钻甲1340.631128.8312.471001钻甲1346.431144.5814.20J710测丙1316.001126.12

60、12.60A1112钻甲1306.861119.2912.23A1111钻甲1345.361111.5116.15J705测甲1354.981096.0715.32901钻甲1285.991069.7714.70A1110测乙1271.841092.5014.67010测甲1297.481126.1711.261211钻甲1282.601067.6512.80J624测合1310.981066.1816.06A912测乙11.475301330.311123.8913.61803钻甲1277.591087.2912.86钻甲1332.511145.4610.80804钻甲1268.911096