采矿工程专业毕业设计说明书 芦家窑煤矿新井初步设计

1、摘 要Mt/a。芦家窑煤矿位于山西省朔州市平鲁区陶村乡的东侧，行政区划隶属平鲁区陶村乡管辖。井田东西长3.6km，南北宽3.3km，面积为2，主采煤层为4-1、4-2、9、11号煤层，平均倾角为3，煤层总厚度33.5m。井田地质条件较为简单。矿井工业资源储量为371.595Mt。矿井设计生产能力1.5Mt/a，矿井服务年限为80.9a，矿井正常涌水量35m3/h，最大涌水量70m3/h，矿井瓦斯涌出量较低，为低瓦斯矿井。矿井为斜井、立井多水平开拓。大巷采用胶带输送机运煤，辅助运输采用调度绞车，矿井通风方式为中央并列式。矿井年工作日为330d，工作制度为“三八”制。盘区巷道布置；6.采煤方法；7

2、.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风与安全；10.矿井基本技术经济指标。关键词：斜井； 立井； 盘区； 中央并列式； 低瓦斯 设计指导思想在贯彻执行国家和山西省政府有关能源开发的方针、政策及煤炭工业“规程”、“规范”的前提下，以矿井资源和开采条件为基础，以科技进步为手段，以安全生产为原则，以经济效益为中心。积极响应煤矿企业兼并重组整合政策，通过本次修改初步设计，优化开拓方案、开采工艺，合理开发煤炭资源，提高资源回收率。充分利用矿井现有井巷工程、设备和地面设施等，提高矿井的综合机械化水平，保证矿井的安全装备水平、安全培训水平和安全管理水平，把芦家窑煤矿建设成为兼并重组整合后的标准化矿井。设计主

3、要特点1. 为了保护宝贵土地资源，矿井利用现有的工业场地作为主、副井工业场地，在现有工业场地东部500m处新选风井场地。利用原有场地可以充分利用已有主、副井设施及地面已有其它设施、设备，节省投资。以主井场地为生产区，以副井场地为辅助生产区，在回风立井处布置风井设施，充分利用现有的行政公共设施，精心做好辅助生产区的改造和风井场地的布置。主井生产场地、辅助生产场地、行政福利生活场地占地，矿井总占地。可满足矿井设计能力的需要。2. 主斜井、副斜井、进风行人斜井、回风立井布局规范化，主斜井，净宽，装备带式输送机、检修轨道，担负全矿井的提煤任务，兼作进风井及安全出口。副斜井，净宽，装备绞车，担负全矿井的

4、提矸、材料设备下放等辅助提升任务，兼作进风井及安全出口。进风行人斜井，净宽，装备架空乘人器，担负全矿井人员升降任务。回风立井，净直径，装备梯子间，担负全矿井的回风井任务兼作安全出口。以上四个井筒作为矿井全部井筒，各司其职，功能明确，管理方便，形成矿井规范化开拓方式。3. 生产集中化，以一个综采放顶煤工作面进行机械化开采，以两个综掘工作面保证生产接续，充分体现省煤炭工业一井一面的采煤方法改革精神，为矿井提高产量、提高效率、稳定生产创造条件。4. 开拓系统简洁化，设计有主斜井、副斜井、进风行人斜井、回风立井。依据4-1号煤层的特点布置了运输巷、轨道巷、回风巷。运输系统、通风系统均清晰明确，为矿井生

5、产和安全管理创造了条件。并充分利用好已有工程，尽量减少工程量，缩短建井工期。5. 井下煤流运输连续化，运输巷装备了带式输送机，实现煤流运输连续化，用人少、效率高，为稳产、高产，持续生产创造了条件。6. 通风系统畅通化，矿井采用中央并列式通风方式，设置了完善通风系统构筑物，井下各用风地点风量分配、风速均符合煤矿安全规程的要求，反风措施齐全，避灾路线明确，主通风机、局部通风机均为高效节能风机，并采用KJ78N监测监控系统，实现安全生产信息化管理，为安全生产创造条件。目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc248737508 1 矿区概述及井田地质特征 PAGEREF

6、 _Toc248737508 h 1 HYPERLINK l _Toc248737509 1.1 矿区概述 PAGEREF _Toc248737509 h 1 HYPERLINK l _Toc248737518 1.2 井田地质特征3 HYPERLINK l _Toc248737522 1.3 煤层特征7 HYPERLINK l _Toc248737528 2 井田境界和储量13 HYPERLINK l _Toc248737529 井田境界13 HYPERLINK l _Toc248737533 资源/储量和可采储量 PAGEREF _Toc248737533 h 13 HYPERLINK l

7、 _Toc248737537 安全煤柱及各种煤柱的留设与计算16 HYPERLINK l _Toc248737540 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限17 HYPERLINK l _Toc248737541 3.1 矿井工作制度17 HYPERLINK l _Toc248737542 3.2 矿井设计生产能力17 HYPERLINK l _Toc248737543 3.3 矿井服务年限17 HYPERLINK l _Toc248737544 4 井田开拓18 HYPERLINK l _Toc248737545 井田开拓的基本问题18 HYPERLINK l _Toc248737553

8、4.2 矿井基本巷道 PAGEREF _Toc248737553 h 21 HYPERLINK l _Toc248737557 5 准备方式-盘区巷道布置23 HYPERLINK l _Toc248737558 5.1 盘区巷道布置23 HYPERLINK l _Toc248737559 5.2 移交生产时的盘区数目、位置和工作面生产能力的计算23 HYPERLINK l _Toc248737560 5.3 盘区运煤、运料、通风及排水系统24 HYPERLINK l _Toc248737561 5.4 巷道掘进24 HYPERLINK l _Toc248737565 5.5 矿井达产时采掘比例

9、关系、掘进率和矸石率预计25 HYPERLINK l _Toc248737566 5.6井巷工程量 PAGEREF _Toc248737566 h 25 HYPERLINK l _Toc248737567 6 采煤方法26 HYPERLINK l _Toc248737568 6.1. 采煤方法26 HYPERLINK l _Toc248737569 6.2 采煤工艺和主要采煤设备的选择27 HYPERLINK l _Toc248737570 工作面支架支护顶板的基本要求36 HYPERLINK l _Toc248737571 6.4 端头支护与超前支护37 HYPERLINK l _Toc24

10、8737572 6.5 工作面循环数、月进度和年进度及工作面长度38 HYPERLINK l _Toc248737573 6.6 盘区及工作面回采率40 HYPERLINK l _Toc248737574 7 井下运输41 HYPERLINK l _Toc248737575 7.1 运输方式的选择41 HYPERLINK l _Toc248737576 7.2 矿车41 HYPERLINK l _Toc248737577 7.3 运输设备选型42 HYPERLINK l _Toc248737580 8 矿井提升49 HYPERLINK l _Toc248737581 8.1 主井提升设备49

11、HYPERLINK l _Toc248737582 8.2 副井提升设备51 HYPERLINK l _Toc248737583 8.3 进风行人斜井架空乘人设备54 HYPERLINK l _Toc248737584 9 通风与安全56 HYPERLINK l _Toc248737585 9.1 矿井通风条件概况56 HYPERLINK l _Toc248737586 9.2 矿井通风56 HYPERLINK l _Toc248737591 9.3 通风设备59 HYPERLINK l _Toc248737596 9.4 灾害预防及安全装备61 HYPERLINK l _Toc2487376

12、02 10 主要技术经济指标64 HYPERLINK l _Toc248737603 参考文献66 HYPERLINK l _Toc248737604 致 谢671 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 交通位置芦家窑煤矿位于山西省朔州市平鲁区陶村乡的东侧，行政区划隶属于平鲁区陶村乡。井田西北距井坪镇。西邻乡镇公路，并有元（子河）芦家窑铁路专线，全长。沿此公路和铁路向南约5km至朔州市与大(同)运(城)公路及北同蒲铁路线相接，向北经大同可通往内蒙、河北，向南经省城太原通往全国各大城市，交通便利。详见交通位置图。1.1.2 地形、地貌井田位于管涔山脉东麓，地表大部被黄土覆盖，经长期冲

13、刷切割，呈现为低山丘陵地貌。纵观井田地表，沟谷纵横，梁峁绵延，地形比较复杂。井田总的地势为东北高西南低。地形最高点为东北边界处南梁顶，标高1325m，地形最低点为井田西南边界马关河河谷T53号钻孔，标高，最大相对高差。1.1.3 河流及水体井田属海河流域，永定河水系，桑干河支系。井田西部边界有马关河经过，井田内大小沟谷平时基本干枯无水，唯雨季时才汇集洪水沿沟排泄至马关河，马关河发源于平鲁县石井沟，张马营、木瓜界等地，系由泉水汇集而成，于井田西边界由北向南流过，在担水沟一带汇入桑干河。1.1.4 气象及地震井田位于晋西北黄土高原区，属温带大陆性气候。干燥、昼夜温差大，风沙多为本区气候的主要特点。

14、全年平均气温，一月份最冷，平均气温-12，极端最低气温。七月份最热，平均气温20，极端最高气温。平均年降水量420mm，主要集中在七、八月份，占全年降水量的50%以上。年蒸发量，平均2351mm，为年降水量的5倍。全年无霜期100120天，初霜期为九月下旬。冰冻期为十月下旬到次年四月中旬，最大冻土深度。本区风沙大，八级以上大风(风速大于17.2m/s)平均有25天以上。一般风沙日在290天以上，多集中在冬春季节。风向以西北风最多，最高风速可达21m/s以上。据历史记载，平鲁区于1407年6月9日和1958年9月5日曾发生两次级地震。据中国地震动峰值加速度区划图（GB18306-2001图A-1

15、）井田地震动峰值加速度为。本区地震烈度7度。1.1.5 矿区经济概况朔州市是山西省北部地区的政治、经济、文化中心，交通枢纽的新型城市之一，全市现辖朔城区、平鲁区两区，山阴县、应县、怀仁县、右玉县四县，全市总人口约180万，农业人口占60%左右，朔州市有蒙、满、回、藏、苗、朝鲜少数民族，汉族人口约占99%。朔州市以能源为主，次为农业，第一、第二产业为该市的主要产业，年增长率较快，第三产业完成增长率形势可观，城镇居民人均可支配收入逐年增长，农民年均收入在2000元以上，居民消费价格总水平上涨幅度控制在1%左右，总之朔州市以能源为主要产业而发展的势态非常看好。1.1.6 水源和电源1. 水源情况该矿

16、工业场地内，有水源井3眼，取自第四系砂砾层水，其供水量约为2200m3，可满足矿井生活用水需求。生产用水取自经过处理的井下排水。2. 电源情况在工业场地建有一座变电站，杏园110kV变电站出两回35kV线路作为主供电源，导线型号均为LGJ-120 mm2，长度均为；另外由西家寨35kV变电站出一回10kV线路作为矿井的保安电源，导线型号为LGJ-120mm2，长度为2km。1.1.7 矿井生产及建设概况芦家窑煤矿始建于1981，1986年5月建成投产。批准开采4、8、9、11号煤层，4号煤层在井田内分叉为4-1、4-2号煤层，曾开采4-1、9号煤层，矿井设计生产能力为5Mt/a。2006年山西

17、省煤炭资源整合和有偿使用工作领导组办公室以“晋煤整合办核200619号文”核准朔州市平鲁区煤炭资源整合有偿使用工作方案，芦家窑煤矿为单独保留矿井。2007年5月，山西省国土资源厅为该矿颁发了新采矿许可证。山西省煤炭工业局晋煤行发2007115号文“关于右玉县元堡子乡教场坪煤矿等矿井进行机械化采煤升级改造的批复”批准芦家窑煤矿机械化升级改造，生产能力从原扩建为。山西省煤炭工业局先后批复了矿井地质报告、升级改造初步设计及开工报告。芦家窑煤矿自开工建设以来，截止2009年9月，按原批准设计，各项工程按计划进展顺利，施工现状如下：1.井巷工程新掘主斜井井筒、井底煤仓、一盘区大巷新掘工程及改造工程、一水

18、平主变电所、主排水泵房、水仓、井下消防材料库及等候硐室均已施工完毕。2.土建工程主、副斜井井口房、筛分捡矸车间、带式输送机栈桥、锅炉房、35kV变电所、10kV配电室、机修车间、综采设备库、器材库、矿井办公楼、浴室、灯房、调度室、行政办公楼、单身宿舍及餐厅均已施工完毕。3.安装工程主井带式输送机、副井绞车及架空乘人器、回风井主通风机、井下大巷带式输送机均已安装完毕，其它设备已定货，部分已到货。山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室晋煤重组办发200936号文“关于朔州市平鲁区煤矿企业兼并重组整合方案（部分）的批复”，该矿属单独保留矿井，生产能力由增加到；山西省煤炭工业厅晋煤办基发20098

19、3号文“关于加快兼并重组整合煤矿改造建设工作的安排意见”，芦家窑煤矿属于已批准机械化升级改造在建矿井。1.1.8 四邻关系芦家窑矿西邻芦西煤矿，南邻杨涧煤矿，东邻歇马关、小芦家窑煤矿，北邻西家寨煤矿、一半岭煤矿。经调查，各矿均未发现越界越层开采现象。：1.2 井田地质特征1.2.1 井田地质构造井田位于宁武煤田北端，井田范围无基岩出露，地表全被黄土覆盖，根据井田范围内地层及钻孔揭露情况并结合详查资料，对井田地层由老到新分述如下：1. 奥陶系中统上马家沟组（O2s）为含煤岩系基底，埋于井田深部，在井田外马营河东侧有零星出露，本组厚180m左右，主要为青灰深灰色石灰岩、白云岩及白云质灰岩，夹有灰黄

20、色泥岩、泥质灰岩和钙质泥岩。与下伏地层平行不整合接触。2. 石炭系中统本溪组（C2b）在井田范围内无出露资料，根据邻区钻孔资料揭露，本溪组厚度，平均，主要由灰色、灰白色砂岩、砂质泥岩及泥岩组成，中部一般有2层石灰岩，其中下部一层比较稳定，定为标志层K1。底部常见山西式铁矿，呈鸡窝状赋存，在其中发育有一层铝土泥岩，最大厚度可达78m，中上部可见12层不稳定的薄煤线。3. 石炭系上统太原组（C3t）井田主要含煤地层，据钻孔揭露，本组厚度，平均厚。主要由灰白色、灰色砂岩、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩和8层煤层组成，分别4-1、4-2、5、6、7、8、9、11号煤层，其中4-1、8、9、11号煤层为稳

21、定可采，4-2号煤层为较稳定煤层，其余为不稳定不可采煤层。底部有平均厚的中粗砂岩，为K2标志层，与下伏地层呈整合接触。4. 二叠系下统山西组（P1s）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（K3）为灰白色细-中粒砂岩，局部相变为粉砂岩，直接覆盖于4号煤层之上，与下伏太原组融合接触。该组厚度，平均。5. 二叠系下统下石盒子组（P1x）本组主要为灰黄色及淡黄色厚层状中粗砂岩，间或与青灰色砂质泥岩、泥岩互层，砂岩岩性变化及厚度变化均较大，胶结疏松，上部为紫色、灰绿色相混的杂色泥岩，俗称

22、为“桃花泥岩”，是上下石盒子组分界的良好辅助标志，中部常夹13层硬质或软质耐火粘土，砂质泥岩及泥岩中常含植物化石，底部有一层不稳定的粗砂岩或含砾砂岩（K4），本组厚度，平均。6. 二叠系上统上石盒子组（P2s）本组岩性以黄绿色及暗紫色砂质泥岩、泥岩为主，其间为主，其间夹薄层状黄绿色粗砂岩，其粒度不均，分选较差，易风化为砂砾。底部含中砂岩（K5）。由于地层剥蚀，本井田仅赋存下部地层。残留厚度，平均。7. 上第三系上统静乐组（N2j）岩性为棕红色粉砂质粘土，内含黑色铁锰质斑点，下部含钙质结核。本组厚度09m，平均。8. 第四系中上更新统（Q2+3）主要为中上更新统黄土层，广泛分布于井田各处。上部为

23、上更新统淡黄色亚砂土，多为耕地，垂直节理发育。下部为中更新统浅红色亚粘土，砂质粘土，含多层钙质结核。该统厚度，平均左右。9. 第四系全新统（Q4）主要为近代河床沉积物，其岩性由砂、亚砂土及不同程度的砾石组成，分布于马关河床及阶地上，厚08m，平均。综合地质柱状图如图1.2所示。断层：井田位于区域构造宁武向斜东翼，井田总体为一宽缓的向斜构造，向斜轴位于井田西部边缘，轴倾伏于S，地层走向由东向西为NW-SE向，倾向NE。地层倾角多在15之间变化。井田内在勘探时期发现断层2条，4-1号煤层井下开采时发现断层1条，现将断层分述如下：F1：位于井田西南T53孔附近，走向NW，倾向NE，倾角65，落差15

24、m，井田内延伸长度160m。F2：位于井田东南部边缘，走向NW，倾向NE，倾角70，落差6m，井田内延伸长度330m。F采1：位于井田西北部，走向NW，倾向SW，落差，井田内延伸长度约100m左右，未发现陷落柱及火成岩侵入体，总体构造属简单类。1.2.2 井田水文地质1. 含水层 奥陶系石砂岩岩溶裂隙含水层岩性以浅灰色、灰色区厚层状石灰岩为主，局部为薄层状硅质灰岩及泥灰岩，岩溶发育极不均匀，区外东北部X1钻孔揭露灰岩来看，岩溶分段发育明显，其四个岩溶发育段分别是：、。岩溶发育呈豆状、鲕状，连通性中等，裂隙发育，单位涌水量q：，渗透系数K：，静止水位1065m。高于4-1、4-2、8、9、11号

25、煤层底板，使全部煤层为带压开采煤层。水化学类型为HCO3-SO42-k+Na+Ca2+Mg2+。 石炭系上统太原组层间砂岩裂隙含水层含水层主要为9号煤以上的砂岩带，这是太原组下段9号和11号煤层开采的主要顶板充水含水层。本组含水层埋藏较深，胶结致密，节理、裂隙不发育，又因其间有泥岩作为相对隔水层，因此，本区太原组砂岩裂隙含水层一般富水性弱，邻区X1号水文孔对山西组、太原组抽水试验，其单位涌水量m，更说明了这一点。该含水层仅在靠近补给区的埋藏区局部达到中等程度。 二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层该组稳定砂岩2-3层，厚度变化较大，以K3砂岩厚度较为稳定，K3砂岩为灰色厚层状中、粗砂岩，底部常夹有砂

26、砾岩，砂岩裂隙发育，大部分钻孔冲洗液漏失或形成于孔，水化学类型一般为型。据邻区X1号水文孔对山西组、太原组抽水试验，其单位涌水量m，富水性弱。 基岩风化壳含水层组主要由上下石盒子组风化砂岩、砂质泥岩等组成。上下石盒子组由24层中、粗砂岩组成，总厚约40m左右。本井田东部T53、T59、T65、T66号孔探至该层位时水涌出地表，T66号静止水位标高。涌水量。井田及其周边有多处泉水出露，流量，其水质类型为，矿化度，总硬度为德国度。富水性中等。 第四系冲积层含水层分布在河床中，由砂、砾石组成，洪积层中的地下水由两岩基岩渗出水及地表补给，水量较丰富。2. 隔水层主要为本溪组，据邻区X1于T53号钻孔资

27、料，其厚度为，其中泥质岩岩性致密，细腻，具有良好的隔水性能，为阻隔奥灰岩溶水与上部含水层水力联系的重要隔水层。其次，相间于山西组、太原组各砂岩含水层之间厚度不等的泥岩，粘土岩亦可起到一定的层间隔水作用。3. 矿井充水类型井田位于宁武煤田北中部宁武向斜轴部，地表覆盖薄，属典型的低山丘陵地貌，黄土覆盖率低，植被稀少，降水少且强度集中，不利于大气降水的入渗补给，区内无常年地表水体，地表泄水条件良好；井田内煤层属于深部开采煤层；目前仅采4号煤层，矿井涌水量小于100m3/h；防治水工作较易进行。采掘工程受水害影响，井田内无古空区，4-1号煤层采空区大部分位于井田中部的上山部分，除见有少量渗透水外，无大

28、量的采空区积水。目前对煤矿开采不构成大的威胁；据区域灰岩岩溶水位标高1065m，高于井田内所有煤层底板，全井田煤层均为带压开采煤层。井田内4、8号煤层其突水系数小于，正常地段灰岩水不对其构成威胁，属水文地质条件简单类型。井田内9号煤层最大突水系数，11号煤层最大突水系，灰岩水对其开采构成威胁，属水文地质中等类型。4. 矿井充水因素分析1）地表水对矿井充水影响马关河位于芦家窑西部边界，河面开阔，河道松散层厚度8m左右，虽平水期流量较小，但洪水期流量不容忽视，河道松散层及风化层总厚度，平均；河床附近4-1号煤层煤层埋深，煤厚；8号煤层埋深，煤厚，9号煤层埋深，煤厚，11号煤层埋深，煤厚，其4-1号

29、煤层上覆未风化基岩厚度为100172m。4-1号煤裂隙带最大高度计算：公式一：公式二：式中：H裂4-1号煤采后形成的裂隙最大高度；M4-1号煤的最大采厚，；按4-1煤层厚度计算其导水裂隙带高度，不沟通马关河与井下的水力联系。2）采空区积水采空区形成以后，由于煤层埋藏浅采空后易产生大量的地面塌陷及地面裂缝，在地形低洼地段，汇集降水形成的暂时性洪流顺开采裂隙进入采空区，经过多年后，形成相当可观的采空区积水，由于地形、采空时间等原因，采空区积水量大小不一。采空区积水对下部煤层开采影响不可忽视。该矿曾开采4、9号煤层，据调查，井田内无古空区，4-1号煤层采空区大部分位于井田中部的上山部分，除见有少量渗

30、透水外，无大量的采空区积水。目前对井田开采不构成威胁。3）底板突水性分析底板突水主要指煤系地层下伏含水层水由于煤层开采引发底鼓变形破坏以致进入矿井，对煤层开采造成危害。对本矿而言，煤系地层下伏主要含水层有砂岩裂隙含水层与岩溶裂隙含水层。砂岩裂隙含水层正常地段由于节理裂隙不发育，一般富水性弱。故下面主要分析岩溶裂隙含水层的突水性。矿井底板灰岩岩溶水突水是在地质、水文地质、工程地质等方面的自然因素和采矿活动等人为因素影响下发生的。岩溶水的突水能力取决灰岩水的水头压力、富水性、构造破坏程度等因素。控制上述因素阻碍其突水的主要为隔水层厚度、采矿活动对隔水层的破坏程度。这些因素中，最主要的是构造、岩溶水

31、的水头压力及隔水层厚度。井田内未进行过专门的水文地质试验，据邻区水文地质资料，灰岩水位，4、8、9、11号煤层均位于灰岩水位之下，灰岩水位高于4-1号煤层底板，高于4-2号煤层，高于8号煤层，高于9号煤层，高于11号煤层。井田内开采4-1号煤层时，其等效隔水层厚度，据突水系数公式：Ts=P/(MCp)式中：Ts突水系数，MPa/m；P隔水层底板所能承受的最大静水压力，MPa；M底板隔水层厚度，m；Cp煤层开采时对底板扰动破坏的深度m，取经验值16m。计算得出Ts。在井田内开采4-2号煤层时，其等效隔水层厚度，据突水系数公式计算得出Ts。在井田内开采8号煤层时，其等效隔水层厚度，据突水系数公式计

32、算得出Ts。在井田内开采9号煤层时，其等效隔水层厚度，据突水系数公式计算得出Ts。在井田内开采11号煤层时，其等效隔水层厚度3，据突水系数公式计算得出Ts。经计算，4-1、4-2、8号煤层底板最低处奥灰突水系数分别为，、，小于构造破坏地段临界突水系数经验值，4-1、4-2、8号煤层开采处于安全区域之内。9、11号煤层底板最低处奥灰突水系数分别为，大于构造破坏地段临界突水系数经验值，小于正常地段的临界突水系数经验值，采取安全防范措施可以开采的过渡区域。6. 矿井涌水量根据地质报告预测，矿井正常涌水量35m3/h，最大涌水量70m3/h。1.2.3 地质勘探程度井田位于宁武煤田平朔矿区东南部，19

33、66年67月，山西省115队在该井田施工一个钻孔(6号孔)进尺，质量合格。1978年10月1979年2月，省煤勘三队在杨涧煤矿扩大区进行详查勘探，在本井田内施工两个钻孔(Y13、Y14)，进尺，质量合格，同年该队普查组在井田南部进行了万分之一地质测量，所填绘的地质图达到优良级。1980年11月1981年4月山西省228队在马关河详查范围内陶村区进行勘探，井田内及周边施工了三个钻孔(T53、T58、T59)，进尺。钻孔质量均达到甲、乙级标准。 1981年5月1981年11月，由山西省228煤田地质勘探队在本井田内进行勘探，施工钻孔分别为P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8号孔，钻孔质量

34、均达到甲级，并提交有山西省平鲁县芦家窑煤矿地质资料。1.3 煤层特征1.3.1 含煤性井田内赋存的主要含煤地层为太原组、次要含煤地层为山西组，现将各含煤地层的含煤性分述如下：（1）山西组(P1s)本组含煤3层，为1、2、3号煤层，均属不稳定、不可采煤层，煤层平均总厚，本组平均厚度为，含煤系数1.0%（2）太原组(C3t)为井田主要含煤地层，共含煤8层，自上而下分别为4-1、4-2、5、6、7、8、9和11号煤层，其中4-1、8、9、11号煤层为全区稳定可采煤层，4-2号为较稳定的可采煤层，5、6、7号煤层不稳定不可采煤层，煤层平均总厚，本组平均厚度为，含煤系数为40.00%。1.3.2 煤层井

35、田主要可采煤层4-1、4-2、8、9、11号煤层，现分述如下：（1）4-1号煤层赋存于太原组顶部，井田内分叉为4-1、4-2号煤层，4-1号煤层厚度，平均，属全区稳定可采煤层。可采性指数1，厚度变异系数24.19%，该煤层结构复杂，一般含夹矸04层，夹矸厚度，岩性多为高岭岩、炭质泥岩和砂质泥岩。4-1号煤层直接顶板为中细砂岩或泥岩，局部为泥岩、砂质泥岩，有时有炭质泥岩伪顶。底板为砂岩、局部为砂质泥岩。（2）4-2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，平均，煤厚，平均，属稳定大部可采煤层。可采性指数，厚度变异系数39%，结构简单，仅T53、T58（区外）两钻孔不可采

36、，顶板为泥岩或细砂岩，底板为中砂岩。（3）8号煤层位于太原组中下部，上距4-2号煤平均，煤厚，平均，结构简单，为稳定可采煤层。可采性指数1，顶板为泥岩，底板为砂质泥岩。（4）9号煤层位于太原组下部，上距8号煤层平均。煤层厚度，平均，为全区稳定可采煤层，可采性指数为1，厚度变异系数为14%。该煤层结构复杂，含夹矸16层。夹矸岩性多为泥岩、炭质泥岩。底板为中、细砂岩，顶板为泥岩、砂质泥岩。（5）11号煤层位于太原组底部，上距9号煤层，平均。煤层厚度，平均。为井田稳定可采煤层，可采性指数1，厚度变异系数5%，该煤层结构简单，含夹矸03层，夹矸岩性为高岭岩或炭质泥岩。该煤层直接顶板为泥灰岩或中细砂岩，

37、底板为中细砂岩或砂质泥岩。详见煤层特征见表。表1.3 可采煤层特征一览表煤层号煤层厚度煤层间距结构(夹矸数）稳定性可采性顶底板岩性最小-最大平均(m)最小最大平均(m)顶板底板4-1复杂（0-4）稳定全区可采中粗砂岩泥岩泥岩细砂岩4-2较简单（0-2）较稳定大部分可采泥岩细砂岩粗砂岩88简单（0-2）稳定全区可采砂质泥岩砂质泥岩119复杂（1-6）稳定全区可采泥岩砂质泥岩泥岩砂质泥岩11较简单（0-3）稳定全区可采泥岩泥灰岩中细砂岩砂质泥岩1.3.2 煤层顶、底板（1）4-1号煤层直接顶板为中细砂岩或泥岩，厚度，裂隙发育，属中等坚硬顶板，有时有炭质泥岩伪顶，易垮落，有时局部为左右，砂质泥岩顶板

38、，底板为砂岩、局部为砂质泥岩，厚度左右，质散。据采掘实践，顶底板易于管理。（2）4-2号煤层直接顶板为砂岩、泥岩，厚，属中等冒落顶板，底板为中砂岩、砂质泥岩。（3）8号煤层直接顶板为泥岩、砂质泥岩，厚属中等冒落顶板，底板为砂质泥岩，少数为泥岩。（4）9号煤层直接顶板为细砂岩、砂质泥岩，厚，裂隙发育，属中等冒落型顶板，底板为泥岩或砂质泥岩，厚度，平均。据岩石力学试验数据，9号煤层顶板为泥岩时，其含水率8.05%，平均3.45%；孔隙率21.90%，平均8.15%；抗压强度18，平均；底板砂质泥岩、粉细砂岩时，含水率1.10%，平均0.88%；孔隙率6.90%，平均5.60%；抗压强度70，平均。

39、（5）11号煤层直接顶板为泥岩或泥灰岩，厚，裂隙发育，属中等冒落型顶板，底板为粉砂岩、砂质泥岩。据岩石力学试验数据，顶板为泥炭岩时，含水率9.24%，平均2.72%；孔隙率42.10%，平均12.90%。抗压强度，平均。底板为粉细砂岩时，其含水率0.74%，平均0.50%；孔隙率7.50%，平均3.81%；抗压强度为83.5%Mpa，平均。1.3.3 煤质（1）物理性质和煤岩特征各煤层的物理性质相近，一般为黑色深黑色，条带状结构较多，少数均一结构，块状构造。弱玻璃光泽或沥青光泽，断口多为不规则状，少数有贝壳状或阶梯状，致密坚硬，内生裂隙较发育并充填碳酸盐矿物，8、9、11号煤层可见硫铁矿结构或

40、颗粒。4-1、4-2、8、9、11号煤层视密度分别为3、3、3、3、3。宏观煤岩类型按平均光泽划分，各煤层以半光亮型煤或半暗型煤为主。半光亮型煤以亮煤较多，暗煤次之，少量的镜煤呈细条带状，丝炭呈透镜状。半暗型煤以暗为主，亮煤为辅，镜煤呈细条带状或线理状，丝炭呈透镜状。暗淡型煤仅在局部分布，特征以均一状暗煤为主夹线理状煤或透镜状丝炭，比重较大，韧性较大。光亮型煤较少，以宽条带状亮煤为主，细条带状镜煤、暗煤为辅，丝炭以透镜状分布。显微煤岩特征，根据东露天详查地质报告资料，有机显微组分特征各煤层均以镜质组含量最高，平均在54.1%。其次为惰质组，含量平均在23.4-31.0%。壳质组含量平均在13.

41、4%。镜质组以9号煤层最高，最低11号煤层；惰质组以11号煤最高31.0%，9号煤层最23.4%，各煤层的各有机组分大于5%，显微煤岩类型属于微三合煤。镜质组最大反射率为9%之间，反射率随煤层埋深增加而呈递增规律，煤的变质在III阶段，相当于长焰煤气煤阶段。显微硬度以11号煤相对较大为2，4、9号煤相对较小，分别为2、2。无机显微组分主要以粘土为主，一般呈薄层状或透镜状，有时呈微粒状散布在有机物质中，粘土组含量占无机显微组总量的90%以上。碳酸盐一般呈方解石充填于裂隙，镜下观察为脉状。硫化铁以结核状或浸染状为主，石英镜下未检出。（2）化学性质1）4-1号煤层：水分（Mad）： 原煤在4%之间，

42、平均为3.41%；浮煤2.65-4.48%之间，平均为3.62%。灰分（Ad）： 原煤26.63%33.65%，平均26.63%；浮煤6.90%10.84%，平均9.19%。全硫（）： 原煤0.29%0.66%，平均0.45%；浮煤0.56%0.88%，平均0.63%。挥发份（Vdaf）：原煤在40.79%之间，平均为38.79%；浮煤36.22%40.15%，平均38.73%。胶质层最大厚度（Y）：。发热量（）：原煤16.54，平均。属低灰中灰，低硫分中低硫，低热值中热值的气煤。2）4-2号煤层水分（Mad）： 原煤4.11%之间，平均为2.94%；浮煤3.94%之间，平均为3.25%。灰分

43、（Ad）： 原煤16.51%33.52%，平均26.66%；浮煤7.32%9.28%，平均8.32%。全硫（）： 原煤1.02%3.24%，平均2.08%；浮煤1.08%1.60%，平均1.35%。挥发份（Vdaf）：原煤在343.79%之间，平均41.72%，浮煤40.88%41.36%，平均41.39%。胶质层最大厚度（Y）：。发热量（）：原煤，平均。属低灰中灰，中低硫高硫分，低热值高热值的气煤。3）8号煤水分（Mad）： 原煤3.33%之间，平均为3.08%；浮煤3.46%之间，平均为2.93%。灰分（Ad）： 原煤13.20%37.62%，平均19.77%；浮煤6.98%9.16%，平

44、均8.38%。全硫（）： 原煤1.95%4.86%，平均3.20%；浮煤2.04%3.37%，平均2.45%。挥发份（Vdaf）：原煤47.82%之间，平均43.77%；浮煤41.66%46.62%，平均43.67%。胶质层最大厚度（Y）：。发热量（）：原煤，平均。属低灰中灰，高硫分，低热值高热值的气煤。4）9号煤层水分（Mad）： 原煤3.90%之间，平均为2.78%；浮煤4.52%之间，平均为3.00%。灰分（Ad）： 原煤19.54%33.75%，平均23.99%；浮煤7.21%11.33%，平均8.82%。全硫（）： 原煤1.75%3.02%，平均2.43%；浮煤1.71%3.37%，

45、平均2.39%。挥发份（Vdaf）：原煤43.14%之间，平均41.40%，浮煤39.44%41.56%，平均40.17%。胶质层最大厚度（Y）：。发热量（）：原煤，平均。属低灰中灰，高硫分，低热值高热值的气煤。5）11号煤层水分（Mad）： 原煤2.92%之间，平均为2.44%；浮煤3.53%之间，平均为2.67%。灰分（Ad）： 原煤22.74%39.43%，平均32.74%；浮煤8.79%13.26%，平均10.85%。全硫（St,d）： 原煤1.74%4.65%，平均2.34%；浮煤1.21%1.74%，平均1.57%。挥发份（Vdaf）：原煤43.19%之间，平均2%，浮煤38.27

46、%45.78%，平均41.23%。胶质层最大厚度（Y）：。发热量（）：原煤，平均。属低灰高灰，中高硫高硫分，低热值中热值的气煤。各煤层均可作为炼焦用煤，亦可作为动力用煤。1.3.4 瓦斯2008年度矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定，芦家窑煤矿4-1号煤层绝对瓦斯涌出量为3/min，相对瓦斯涌出量为3/t；二氧化碳绝对涌出量为3/min，二氧化碳相对涌出量为3/t；属低瓦斯矿井。1.3.5 煤尘及煤的自燃据山西省煤炭工业局综合测试中心煤样检验报告：4-1号煤层火焰长度100mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉用量60，煤尘有爆炸性；4-2号煤层火焰长度230mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉用量60，煤尘有爆炸性

47、。据山西省煤炭工业局综合测试中心煤样检验报告：4-1号煤层吸氧量3/g，属级自燃煤层；4-2号煤层吸氧量3/g，属级自燃煤层。2 井田境界和储量2.1 井田境界根据山西省国土资源厅2009年10月颁发的采矿许可证（证号，芦家窑煤矿井田范围由15个拐点坐标连线圈定。井田面积km2。详见井田范围拐点坐标表211。表211 井 田 范 围 拐 点 坐 标 表拐点编号坐标拐点编号坐标XYXY1921034371141251361471582. 2 资源/储量和可采储量1. 矿井保有资源/储量（1）储量计算方法采用地质块段法进行储量估算，其估算公式为：计算公式：QSHD106式中：Q 块段资源/储量(M

48、t)S块段水平面积(m2)H块段平均厚度(m)D煤层平均视密度(t/m3)（2）工业指标根据中华人民共和国国土资源部DZ/T0215-2002煤、泥炭地质勘查规范规定，确定资源/储量估算各项指标如下：最低可采厚度： ；最高可采灰分（Ad%）: 40%；最高硫分(S)： 3%。4-1、4-233333。（3）资源/储量2，经山西省煤炭工业局组织专家评审通过的矿井保有煤炭资源/储量汇总见表212。22，井田调整范围拐点坐标表见表211，减去了井田西南部的小三角。调整后矿井保有资源/储量为364.28Mt，其中，探明的经济基础储量（111b）263.99Mt；控制的经济基础储量（122b）92.34

49、Mt，推断的内蕴经济资源量（333）7.95Mt。另有8号煤层高硫煤储量16.68Mt，见表213。表212 矿井保有资源/储量汇总表57km2）煤层编号资源储量（Mt）备注111b122b333合计4-14-2911合计煤层编号资源/储量（Mt）2S112S22合计800高硫煤表213 矿井保有资源/储量汇总表2）煤层编号资源储量（Mt）备注111b122b333合计4-14-2109009414201112030合计92340煤层编号资源/储量（Mt）2S112S22合计800高硫煤2. 矿井工业资源/储量矿井工业资源/储量按下式计算：矿井工业资源/储量111b122b333k 363.4

50、85（Mt）式中： K可信度系数，根据本矿煤层赋存情况，k值取0.9。补充说明：对于井田内8号煤层，大部分见煤点全硫大于3%，有个别孔全硫小于3%，最高硫分达4.86%，平均硫分3.2%。资源/储量估算时按高硫煤对待。3. 矿井设计储量矿井设计储量计算公式如下：设计储量工业资源/储量永久煤柱损失经计算，矿井设计储量为Mt。矿井设计储量计算结果见表214。由于原设计村庄煤柱留设不足，且没有留设断层煤柱和采空区防水煤柱。因此，矿井设计储量较原设计减少72.437Mt。表214 矿井设计储量计算表煤层编号工业储量(Mt)永久煤柱损失(Mt)设计储量(Mt)井田边界村庄断层采空区边界小计4-14-29

51、111合计4. 矿井设计可采储量矿井设计可采储量计算公式如下：设计可采储量（设计储量开采煤柱损失）盘区回采率盘区回采率：4-1、4-2、9、11号煤层为75%。经计算，矿井设计可采储量为Mt。矿井设计可采储量计算结果见表215。表215 矿井设计可采储量计算表煤层编号设计储量(Mt)开采煤柱损失(Mt)开采损失(Mt)设计可采储量(Mt)工业场地和井筒 大巷小计4-14-2911合计2.3 安全煤柱及各种煤柱的留设与计算1. 巷道煤柱按以下公式计算S1式中：S1巷道保护煤柱的水平宽度，m；H巷道的最大垂深，取220m；M煤层厚度，m，取4-1号煤层平均厚9.37m；f煤的强度系数，取。S1巷道

52、煤柱取30m。2. 断层煤柱按下式计算：L 0.5 K M式中：L煤柱留设的宽度，m；K安全系数（一般取）；M煤层厚度或采高，m，取4-1号煤层平均厚9.37m；P水头压力，MPa，（1065920）1031.42MPa；Kp煤的抗张强度，取0.6 MPa。L K M2断层煤柱取30m。井田边界煤柱留20m，大巷之间留30m，大巷两侧留30m煤柱，断层煤柱留30m，采空区边界留20m。工业场地及井筒按一级保护，村庄按三级保护，按场地外沿外扩20m保护带，再根据表土层和基岩厚度（表土移动角45，基岩移动角72）计算保安煤柱。3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1 矿井工作制度根据煤炭工业

53、矿井设计规范相关规定，矿井设计年工作日330d，工作制度采用“四六制”，每天四班作业，三班生产，一班准备，每班工作6h。矿井每昼夜净提升时间为16h。3.2 矿井设计生产能力根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室晋煤重组办发200936号文“关于朔州市平鲁区煤矿企业兼并重组整合方案（部分）的批复”，确定矿井设计生产能力为。3.3 矿井服务年限矿井服务年限按下式计算：TZk/(AK)式中：T矿井设计服务年限，a；Zk矿井设计可采储量，Mt；A矿井设计生产能力，Mt/a；K储量备用系数，K。TZk/(AK)1.4)；经计算，全矿井服务年限。其中4-1、4-2号煤服务年限，9、11号煤服务年

54、限50a。另外，矿井尚有8号高硫煤，设计可采储量约为，作为暂不能利用储量，但随着洗选技术以及煤化工的发展，高硫煤有了降硫技术后，8号煤高硫煤可增加矿井服务年限。4 井田开拓4.1.1 工业场地的位置利用原选定的工业场地作为主、副井工业场地，在现有工业场地东部500m处新选修改后的风井场地。4.1.2 井田开拓方案（1）井田开拓方案确定原则井田开拓应遵循合理集中、方便生产、有序接替，尽可能利用已有井筒、井下巷道及硐室工程，减少井巷工程量、多做煤巷、少做岩巷、着重考虑矿井初期开采，同时应兼顾长远的原则。（2）开拓方案本次设计主要是考虑副斜井井筒断面不能满足下大件的要求，在现有工业场地东部500m左

55、右新选一场地作为新风井场地。利用已掘成的主斜井，净宽，装备带式输送机、检修轨道，设台阶扶手，担负全矿井提煤任务，兼作进风井及安全出口。利用现有的回风斜井作为副斜井，净宽，装备绞车，设台阶扶手，担负全矿井的提矸、下料及人员等辅助提升任务，兼作进风井及安全出口。利用现有的副斜井作为进风行人斜井，净宽，装备架空乘人器（猴车），担负全矿井人员升降辅助提升任务，兼作进风井和安全出口。随着矿井产量及开采深度的增加，矿井绝对瓦斯涌出量必然随之增大，为确保矿井各用风地点供风量，保证安全生产，新掘一立井作为回风立井，净直径，设梯子间，担负全矿井的回风井任务兼作安全出口。一水平开采4-1、4-2号煤层巷道已成格局

56、，不进行方案比较。重点比较二水平的开拓巷道布置。一水平巷道布置：井筒落底后，向西北方向走800m后，然后往正北方向至井田边界为运输巷、轨道巷、回风巷，西北方向的运输巷沿4-2号煤层布置、正北方向的运输巷4-1号煤层底板布置，西北、正北方向轨道巷均沿4-2号煤层布置，西北、正北方向回风巷均沿4-1号煤层底板布置。向正东方向掘三条大巷至井田边界为东运输巷、东轨道巷、东回风巷，三条大巷开始均沿4-2号煤层布置，穿过4-1号煤层采空区后，三条大巷均沿4-1号煤层布置，东运输巷、东轨道巷沿4-1号煤层底板布置，东回风巷沿4-1号煤层顶板布置。详见图4.1。根据地质条件和煤层赋存情况，二水平开采9、11号

57、煤层提出2个开拓方案。两个方案井筒特征及用途均不变，主要是井下开拓巷道布置方式不同，现分述如下：方案一：井筒落底后，向南北方向布置三条大巷至井田边界，三条大巷分别为运输巷、轨道巷、回风巷；垂直运输巷、轨道巷、回风巷向西布置三条大巷，分别为西运输巷、西轨道巷、西回风巷。运输巷沿11号煤层底板布置，轨道巷沿9号煤层底板布置，回风巷沿9号煤层顶板布置。详见二水平开拓方案一平面图4.2。方案二：井筒落底后，利用现有的巷道向东西方向掘三条大巷至井田边界，三条大巷分别为运输巷、轨道巷、回风巷，运输巷沿11号煤层底板布置，轨道巷沿9号煤层底板布置，回风巷沿9号煤层顶板布置。详见二水平开拓方案二平面图4.3。

58、4.1.3 二水平开拓方案比较（1） 技术比较：方案一的主要优点是： 井下煤炭运输少一个环节，运输费用低。 通风线路拐弯较少，通风阻力较小，电耗低。方案一的主要缺点是： 开采东北部的煤较困难。 不能利用现有的两条大巷，井巷工程量多。方案二的主要优点是： 开采南北两翼长度比较均衡。 能够利用现有的两条大巷，井巷工程量少。方案二的主要缺点是： 井下煤炭运输多一个环节，运输费用高。 通风线路拐弯较多，通风阻力较大，电耗高。 开采三盘区的煤较困难。（2） 经济比较：两方案不同之处主要是通风费用、井巷工程费用及煤炭运输费用有所差别。经济比较见表。表4.1 开拓方案主要费用经济比较序号项 目单位方案一方案

59、二方案一比方案二备注1通风费用万元350500-1502煤炭运输费用万元52007280-20803井巷工程费用万元55734540+10334合 计万元1112312320-1197经过计算，方案一需要11123万元，方案二需要12320万元，方案一比方案二少1197万元，相差10.7%。综合分析，经过技术经济比较，设计推荐方案一。4.1.4 水平划分及标高根据煤层赋存特征，全井田共布置2个水平，一水平开采4-1、4-2号煤层，水平标高为962m；二水平开采9、11号煤层，水平标高为+922m。4.1.5 盘区划分及开采顺序全井田一水平划分3个盘区，开采顺序为：一、二盘区交替开采三盘区回收煤

60、柱。全井田二水平划分3个盘区，开采顺序为：一盘区二盘区三盘区回收煤柱。4.1.6 大巷布置一水平巷道布置：井筒落底后，向西北方向走800m后，然后往正北方向至井田边界为运输巷、轨道巷、回风巷，西北方向的运输巷沿4-2号煤层布置、正北方向的运输巷4-1号煤层底板布置，西北、正北方向轨道巷均沿4-2号煤层布置，西北、正北方向回风巷均沿4-1号煤层底板布置。向正东方向掘三条大巷至井田边界为东运输巷、东轨道巷、东回风巷，三条大巷开始均沿4-2号煤层布置，穿过4-1号煤层采空区后，三条大巷均沿4-1号煤层布置，东运输巷、东轨道巷沿4-1号煤层底板布置，东回风巷沿4-1号煤层顶板布置。二水平巷道布置：井筒