沙曲矿瓦斯抽放改扩建工程设计说明书范本

1、187/194华晋焦煤有限责任公司沙曲矿南北翼瓦斯抽放改扩建工程设计讲 明 书工程编号： CS11SQ生产能力： 8.0Mt/a院 长 王建国 王魁军项目负责人 高 坤煤炭科学研究总院沈阳研究院二一一年三月报告名称：华晋焦煤有限责任公司沙曲矿南北翼瓦斯抽放改扩建工程设计讲明书报告审核： 王魁军 研 究 员 院总工程师梁云涛 研 究 员 科技进展部主任课题负责人：高 坤 研 究 员 国家重点实验室主任报告编写：赵 新 助理工程师 课题工作人员：煤炭科学研究总院抚顺分院高 坤 赵 新 李守国 潘竞涛 汪开旺 华晋焦煤有限责任公司沙曲矿李庆源 元继宏 刘兆元 周文宇目 录 TOC o 1-2 h z

2、 u HYPERLINK l _Toc291748583 1 井田概况 PAGEREF _Toc291748583 h 1 HYPERLINK l _Toc291748584 1.1 井田位置、范围与交通 PAGEREF _Toc291748584 h 1 HYPERLINK l _Toc291748585 1.2 地形地貌及水系 PAGEREF _Toc291748585 h 2 HYPERLINK l _Toc291748586 1.3 气象、地震及地温 PAGEREF _Toc291748586 h 3 HYPERLINK l _Toc291748587 1.4 地层及地质构造 PAGE

3、REF _Toc291748587 h 3 HYPERLINK l _Toc291748588 1.5 煤层及煤质 PAGEREF _Toc291748588 h 10 HYPERLINK l _Toc291748589 1.6 井田水文地质 PAGEREF _Toc291748589 h 13 HYPERLINK l _Toc291748590 1.7 矿井瓦斯、煤尘爆炸及自燃 PAGEREF _Toc291748590 h 14 HYPERLINK l _Toc291748591 1.8 矿井概况 PAGEREF _Toc291748591 h 15 HYPERLINK l _Toc291

4、748592 2 矿井瓦斯储量及可抽量 PAGEREF _Toc291748592 h 21 HYPERLINK l _Toc291748593 2.1 瓦斯储量计算范围 PAGEREF _Toc291748593 h 21 HYPERLINK l _Toc291748594 2.2 瓦斯储量及可抽量 PAGEREF _Toc291748594 h 21 HYPERLINK l _Toc291748595 3 瓦斯涌出量预测 PAGEREF _Toc291748595 h 23 HYPERLINK l _Toc291748596 3.1 瓦斯涌出量预测方法 PAGEREF _Toc291748

5、596 h 23 HYPERLINK l _Toc291748597 3.2 矿井瓦斯涌出量预测结果 PAGEREF _Toc291748597 h 26 HYPERLINK l _Toc291748598 4 矿井瓦斯抽放改扩建的必要性和可行性 PAGEREF _Toc291748598 h 28 HYPERLINK l _Toc291748599 4.1 抽放瓦斯改扩建的必要性 PAGEREF _Toc291748599 h 28 HYPERLINK l _Toc291748600 4.2 瓦斯抽放改扩建的可行性 PAGEREF _Toc291748600 h 29 HYPERLINK l

6、 _Toc291748601 4.3 抽放站布置 PAGEREF _Toc291748601 h 31 HYPERLINK l _Toc291748602 5 抽放瓦斯方法 PAGEREF _Toc291748602 h 33 HYPERLINK l _Toc291748603 5.1 矿井瓦斯来源分析 PAGEREF _Toc291748603 h 33 HYPERLINK l _Toc291748604 5.2 瓦斯抽放方法 PAGEREF _Toc291748604 h 33 HYPERLINK l _Toc291748605 5.3 抽放巷道布置 PAGEREF _Toc2917486

7、05 h 42 HYPERLINK l _Toc291748606 5.4 钻场、钻孔布置 PAGEREF _Toc291748606 h 42 HYPERLINK l _Toc291748607 5.5 封孔方式、材料及封孔工艺 PAGEREF _Toc291748607 h 45 HYPERLINK l _Toc291748608 5.6 抽放瓦斯效果及要紧设备 PAGEREF _Toc291748608 h 46 HYPERLINK l _Toc291748609 6 瓦斯抽放系统管路和设备布置及选型 PAGEREF _Toc291748609 h 51 HYPERLINK l _Toc

8、291748610 6.1 抽放管路系统 PAGEREF _Toc291748610 h 51 HYPERLINK l _Toc291748611 6.2 抽放设备选型 PAGEREF _Toc291748611 h 57 HYPERLINK l _Toc291748612 7 瓦斯抽放泵站 PAGEREF _Toc291748612 h 66 HYPERLINK l _Toc291748613 7.1 瓦斯泵房及附属设备布置 PAGEREF _Toc291748613 h 66 HYPERLINK l _Toc291748614 7.2 抽放站场地平面布置 PAGEREF _Toc29174

9、8614 h 66 HYPERLINK l _Toc291748615 7.3 电气及通信 PAGEREF _Toc291748615 h 67 HYPERLINK l _Toc291748616 7.4 检测、监控系统 PAGEREF _Toc291748616 h 71 HYPERLINK l _Toc291748617 7.5 瓦斯抽放泵站场地建筑及环境爱护 PAGEREF _Toc291748617 h 73 HYPERLINK l _Toc291748618 7.6 给排水、供热及采暖 PAGEREF _Toc291748618 h 73 HYPERLINK l _Toc291748

10、619 8 瓦斯利用 PAGEREF _Toc291748619 h 76 HYPERLINK l _Toc291748620 8.1 矿井瓦斯利用 PAGEREF _Toc291748620 h 76 HYPERLINK l _Toc291748621 8.2 瓦斯利用管路布置 PAGEREF _Toc291748621 h 76 HYPERLINK l _Toc291748622 9 抽放瓦斯治理 PAGEREF _Toc291748622 h 77 HYPERLINK l _Toc291748623 9.1 队伍组织 PAGEREF _Toc291748623 h 77 HYPERLIN

11、K l _Toc291748624 9.2 图纸和技术资料 PAGEREF _Toc291748624 h 77 HYPERLINK l _Toc291748625 9.3 治理与规章制度 PAGEREF _Toc291748625 h 78 HYPERLINK l _Toc291748626 9.4 常用记录和报表样式 PAGEREF _Toc291748626 h 78 HYPERLINK l _Toc291748627 10 瓦斯抽放安全技术措施 PAGEREF _Toc291748627 h 82 HYPERLINK l _Toc291748628 10.1 抽放系统安全措施 PAGE

12、REF _Toc291748628 h 82 HYPERLINK l _Toc291748629 10.2 抽放瓦斯站安全措施的要求 PAGEREF _Toc291748629 h 82 HYPERLINK l _Toc291748630 10.3 瓦斯管道输送水封阻火泄爆安全措施 PAGEREF _Toc291748630 h 83 HYPERLINK l _Toc291748631 10.4 煤矿低浓度瓦斯管道输送安全保障措施 PAGEREF _Toc291748631 h 85 HYPERLINK l _Toc291748632 11 经济概算及投资 PAGEREF _Toc291748

13、632 h 90 HYPERLINK l _Toc291748633 11.1 概算编制范围及依据 PAGEREF _Toc291748633 h 90 HYPERLINK l _Toc291748634 11.2 概算投资及明细 PAGEREF _Toc291748634 h 90 HYPERLINK l _Toc291748635 11.3 投资来源 PAGEREF _Toc291748635 h 90 HYPERLINK l _Toc291748636 11.4 技术经济分析及评价 PAGEREF _Toc291748636 h 91附表：华晋焦煤有限责任公司沙曲矿南北翼瓦斯抽放改扩建工

14、程设计要紧设备与材料清册1 井田概况1.1 井田位置、范围与交通沙曲井田位于吕梁山脉的中段西部、河东煤田中段，行政区划属山西省吕梁市柳林县管辖，由华晋焦煤有限责任公司开发建设，矿井现工业场地距柳林县城约5km。井田地理座标为：北纬371854373027，东经11045331111941。井田北以聚财塔南断层与双柳井田为界，东南以批准的采矿权边界与贺西井田、金家庄井田为界，西部以采矿权边界与郭家沟井田为界，东部以采矿权边界与地点煤矿井田为界。井田大致呈北西南东走向弧形，总体为一缓倾斜的单斜构造，倾向西南西，井田走向长约22km，倾斜宽4.58km，井田面积138.3535km2。井田呈南北向分

15、布，三川河在井田中部自东向西流过本井田，太(原)军(渡)绥(德)国家级公路（307国道）沿三川河北岸从本井田中部穿过，汾（阳）军（渡）高速公路与307国道并行穿过本井田；孝(西)柳(林)铁路从南同蒲铁路介西支线的孝西站起，经中阳、柳林沿三川河北岸至沙曲井田穆村镇，全长116km,已在运营，沙曲矿井铁路专用线在其终点穆村站东端接轨，线路长1.96km，在建的太（原）至中（卫）银（川）铁路沿三川河穿过沙曲井田。（1）公路太(原)军(渡)绥(德)国家级干线公路（307国道）从矿井工业场地北侧通过，青（岛）银（川）高速公路汾(阳) 军（渡）段从井田中部由东向西与307国道并行通过本井田，目前已建成通车

16、。公路交通运输方便。（2）铁路孝(西)柳(林)铁路从南同蒲铁路介西支线的孝西站起，经中阳、柳林至井田附近穆村镇，全长116km，沙曲矿井铁路专用线在其终点穆村站东端接轨。在建的太中银铁路在中部三川河北岸穿过本井田，拟2010年投入运行。太中银铁路设计标准为国铁级，双线电气化，设计时速160km/h，预留200km/h，设计通过能力6000万吨。铁路交通方便。沙曲矿井运输条件优越，能够满足矿井改扩建的要求。矿井交通位置参见图1-1。图1-1 交通位置图1.2 地形地貌及水系井田位于吕梁山脉中段西部，区内地形大部分为侵蚀切割强烈的梁峁状黄土丘陵，局部为堆积地形；区内沟谷密集狭窄，形状多呈“V”字型

17、，堆积地形发育在横穿井田的三川河河谷及较大的沟谷中，为冲、洪积堆积，三川河河谷中发育有、级侵蚀阶地，第四系沉积物厚510m。井田内地形总的趋势东高西低，南高北低，三川河河谷是一个低凹地带，地形标高一般为+800+900m，最高点在南部枣园山，高程+1149.39m，最低点位于西部边界鄢哉村附近的三川河河谷，标高+740.00m，一般相对高差100200m，最大高差409.39m。井田属黄河水系，三川河是井田内唯一河流，它的上源是北川河、东川河和南川河，在离石交口镇汇合后，称为三川河，干流全长168km，流域面积4161km2，由井田中段向西穿出后，在石西镇西的两河口入黄河，井田内径流长度约8k

18、m。三川河长年流水，据井田以西的后大成水文站19561980年观测资料，三川河平均年径流量2.88亿m3，平均径流模数2.23L/s.km2，洪水期最大流量为2260m3/s，其余沟谷平常无水，只有在雨季才有短暂水流汇入三川河或直接流入黄河。柳林泉以泉群的形式出露于井田东界外三川河两岸，在东起寨东，西至薛家湾近2km的河谷中，大小泉点近百个，向三川河排泄。泉水出露高程790801m，据19831991年长年观测资料，平均流量为2.53m3/s，最大流量6.17m3/s，水温在补给区为1213，排泄区一般为15.518，局部高达20.5。1.3 气象、地震及地温本区属暖温带大陆性季风半干旱气候，

19、气温昼夜变化悬殊，四季分明，冬春季多西北风，夏秋季多东北、东南风，年平均风速1.22.46m/s，最大9.315m/s，气候干旱，冬季严寒，夏季炎热,年最低气温平均为6.9，最高气温平均为24.6，年平均气温10.5，降水多集中在69月，年降水量最小为373.5mm，最大为577.7mm，平均为464.2mm，年蒸发量最低为1766.2mm，最高为2171.7mm，平均为1888.7mm，蒸发量大于降水量，年最小相对湿度为0，年平均相对湿度56%，初霜期一般在10月上旬，终霜期在翌年3月下旬，无霜期150200天，初雪期为11月中、下旬，终雪期为翌年3月中、下旬。冻土期在11月至来年3月，最大

20、冻土深度为1m。依照中国地震动峰值加速度区划图(GB18306-2001)，井田地震动峰值加速度小于0.05g。相当于原地震差不多烈度度。全井田由东至西、由北至南、地温梯度呈增大趋势，恒温带深55m，温度14；由浅入深地温相应增加。山西组2、3、4、5#煤赋存范围均为地温正常区。太原组6、8、9、10#煤初期开采区域内亦为地温正常区，仅其深部区域有局部地段属地温异常区，尚需在今后生产中探查落实并采取相应的降温措施。1.4 地层及地质构造1.4.1 地层本区所属河东煤田离柳矿区，井田内地层层序自下而上为奥陶系中统上马家沟组（O2s）、峰峰组（O2f）；石炭系中统本溪组（C2b）、上统太原组（C3

21、t）；二叠系下统山西组（P1s）、下石盒子组（P1x），上统上石盒子组（P2s）、石千峰组（P2sh）；三叠系下统刘家沟组（T1l）；新生界第三系、第四系。井田内地表只出露下石盒子组及以上地层，其余出露于井田以东。依照地表及钻孔揭露资料，将井田地层分述如下：（1） 奥陶系中统a上马家沟组出露于井田以东，与下马家沟组整合接触。本组共分三段：下段为灰、灰白色角砾状白云质泥灰岩，厚2753m，平均厚48m；中段为青灰、灰黑色中厚层石灰岩、灰白色白云质灰岩、豹皮状灰岩，厚110159m，平均厚122m；上段为灰、深灰色厚层状石灰岩、白云质灰岩、豹皮状灰岩，夹白云质泥灰岩及泥质白云岩，厚6173m，平均

22、72.7m。b峰峰组（O2f）出露于井田以东，与下伏上马家沟组整和接触，本组厚103.54147.41m，平均124.16m。下、中部多为浅灰、灰白色角砾状泥灰岩、砾屑灰岩，夹薄层白云质灰岩及铝土质泥岩，含不稳定的近似层状、透镜状细晶石膏23层，厚17m，或为巨厚层状的泥灰岩、白云质灰岩与石膏层混生，并有纤维状石膏脉充填于不规则的裂隙中，石膏脉宽0.55m，统称为石膏带。上部为中厚巨厚层状灰白、深灰色微晶石灰岩、薄层状黑灰色泥灰岩、白云质灰岩、角砾状砾屑泥灰岩，局部夹薄层含铝质泥岩。本组变形层理及岩溶、裂隙较发育，地表见岩溶溶洞，钻孔中溶孔直径13cm。产头足类化石。（2） 石炭系a中统本溪组

23、（C2b）出露于井田以东的沟谷中，与下伏奥陶系中统峰峰组呈平行不整合接触。本组厚16.2939.00m，平均27.37m，北部较薄，向南增厚。本组岩性分为两段：下段岩性为铁铝岩段，厚016.29m，平均4.29m。其底部为山西式铁矿，呈透镜状鸡窝状，厚04.90一般1m。地表多为褐铁矿，钻孔揭露为深灰、褐灰色铝土岩（G层铝土岩）及黄铁矿。上段为灰黑色泥岩、砂质泥岩、深灰色铝质泥岩、粉砂岩夹灰色中-细粒石英砂岩、灰岩及煤层，灰岩03层，本段厚8.8132.17m，平均厚21.70m。b上统太原组（C3t）本组零星出露于井田以东的一带沟谷中，底部以K1砂岩与下伏本溪组分界，为本区要紧含煤地层之一。

24、厚81.02116.76m，平均96.22m，厚度变化为中部厚，西、南薄。依照岩性特征，本组可明显分为三段：下段（C3t1）：由K1至8号煤层顶，厚37.3370.55m，平均52.70m。底部砂岩为灰、灰白色中细粒石英砂岩，含岩屑、白云母，含黄铁矿及泥质包体，接触式铁-泥质及少量钙质胶结，具交错层理和缓波状层理，厚0.3217.33m，平均厚4.81m。其上为一套灰、灰黑色细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩组成的碎屑岩段，夹02层不稳定的生物碎屑灰岩（L0）及薄层铝质泥岩，含煤37层，其中8、9、10号煤层为全区可采或局部可采的要紧煤层。中段（C3t2）：由L1灰岩底至L5灰岩顶，厚25.66

25、-57.76m，平均36.21m。岩性由35层深灰色生物泥晶（微晶）石灰岩夹深灰灰黑色泥岩、砂质泥岩和少量薄层粉-细粒砂岩和煤层组成。石灰岩L5、L4层位稳定，L1、L2多合并为一层；本段所含的6号煤层为局部可采的不稳定煤层，7号、7下号煤层为不稳定煤层。上段（C3t3）：由L5灰岩顶界至K3砂岩底，厚013.93m，平均6.62m，为深灰 -黑灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，夹薄层铝质泥岩和薄煤层（6上），本段底部泥岩中含动物化石。（3）二叠系a下统山西组（P1s）为井田内另一要紧含煤地层，底部以K3砂岩（相当于太原西山北岔沟砂岩）连续沉积于太原组之上，全组厚42.8979.92m，平均厚60.

26、80m，其变化为东南、西北部较厚，中部较薄。岩性为深灰、灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、中细粒砂岩，含煤510层，其中2#、3#、4#、5#煤层为稳定可采或局部可采的要紧煤层，井田北部3#、4#煤层合并，称为3+4#煤层。5#煤层顶板为黑色泥岩或砂质泥岩，富含黄铁矿结核，我们称之为“海相泥岩”该层产丰富的动植物物化石。b下统下石盒子组（P1x）零星出露于井田东部，以K4砂岩连续沉积于山西组之上，厚66.12102.18m，平均81.93m。岩性为灰色、深灰色石英砂岩、长石石英砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及泥岩，下部偶夹12层煤线。底部K4砂岩为灰白-深灰色中厚层状中、粗粒长石石英砂岩，厚0.5521.

27、70m，平均厚5.41m。向上为灰色、绿灰色中细粒岩屑石英砂岩、长石石英砂岩与深灰黑灰色泥岩、砂质泥岩互层。上部为灰绿色细粗粒长石石英杂砂岩夹灰灰绿色砂质泥岩、泥岩，顶部为一层灰白浅灰色铝质泥岩（桃花泥岩），富含铁质鲕粒及结核，露头上常呈网格状褐红色褐铁矿细脉，可作为上、下石盒子组分界的辅助标志。c上统上石盒子组（P2s）全组厚269.70457.40m，平均371.00m。以K6砂岩连续沉积于下石盒子组之上，要紧由灰色、灰绿色、灰紫色、紫红色、紫色砂岩、砂质泥岩、泥岩组成，由下向上紫色渐深。全组分为三段。下段（P2s1）：要紧为灰绿色、灰白色砂岩、粉砂岩与杂色、深灰色及紫红色泥岩、砂质泥岩互

28、层，厚121.00156.90m，平均137.13m。下部以砂岩为主，底部砂岩K6厚1.2523.57m，平均10.06m，为灰灰白色厚层状中粗粒长石石英砂岩，孔隙式胶结，碎屑颗粒多呈点-线接触。本段产羊赤类化石。中段（P2s2）：厚73.67116.23m,平均91.40m。要紧为紫红色砂质泥岩夹灰色、绿灰色砂岩及灰黑色泥岩。砂质泥岩多呈团块状，水平层理发育，夹泥岩条带，层面上有云母片；砂岩横向不稳定；底界砂岩为黄绿色厚层状粗中粒岩屑长石石英砂岩。上段（P2s3）：厚102.00184.30m，平均142.58m。以紫红、蓝灰色泥岩、砂质泥岩为主，夹灰色、灰绿色砂岩及燧石条带。砂岩中多含长石

29、，胶结疏松，易风化成浅灰、灰白色碎屑，出露于泥质岩中，是本段的特征标志；泥质岩厚度较大，为紫色、蓝灰色夹灰色、灰绿色条带。底部砂岩K7厚2.3910.52m，平均6.83m，为浅灰-灰绿色厚层状含砾粗-中粒长石石英砂岩。砾石成分为石英岩及燧石。本段中上部含结核状锰铁质砂岩。露头顶部常见一层黄色砂质泥岩，可作为K8的辅助标志。d上统石千峰组（P2sh） 厚101.00193.50m，平均141.07m。以K8砂岩连续沉积于上石盒子组之上。岩性以紫红色、深红色、红色砂质泥岩、泥岩为主，夹不稳定浅红色中-细粒长石杂砂岩，上部泥质岩中含丰富的似层状、透镜状钙质结核。底部砂岩K8厚7.5016.00m，

30、平均11.71m，为浅灰绿色、灰白色间紫红色厚层状含砾中粗粒长石杂砂岩，底部含砾石，夹透镜状紫红色砂质泥岩。本组以其色调鲜艳为特征。（4）三叠系下统刘家沟组（T1l）：出露于井田西北边界聚财塔断裂带之间和西南侧沟谷中，最大出露厚度409.80m,以K9砂岩连续沉积于石千峰组之上。本组岩性要紧由浅灰紫、灰红色薄层、中厚层及厚层状细粒长石杂砂岩，夹紫红色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及数层不稳定的透镜体，砂岩中含磁铁矿条纹条带。层理专门发育，具交错层理，变形层理和水平层理，岩层常呈薄板状。层面上可见波痕、泥裂及印模等构造。下部普遍具有浅色钾长石质胶结物集合而成的斑状构造，底部夹砾岩薄层，上部含同生砂岩球，

31、夹多层紫红色粉砂岩及砾岩透镜体。底部砂岩K9厚6.0032.00m，平均19.00m，为浅红、浅灰红色中厚层状铁质细粒长石砂岩，具小型交错层理。（5） 新生界a上第三系上新统(N2)井田内分布广泛，出露于冲沟中，厚4.0094.50m，平均32.73m，分上下两部分：保德组（N2b）：底部为沙砾岩层，厚018.00m，平均2.84m，与下伏地层呈角度不整合接触，砾石成分以砂岩为主，少量为灰岩、伟晶岩、石英岩、角闪岩，砾径210cm为主，大者50cm，棱角状至圆状，孔隙式砂质钙质充填；其上为棕紫、棕红色及黄红色的粘土、砂质粘土、钙质粘土夹砂砾石层，含大量钙质结核。本组含化石： Hipparion

32、 sp. 三趾马Chilotherium sp.齐鲁兽 静乐组（N2j）：与下伏地层保德组为平行不整合接触，以紫红色、红色粘土为主，夹数层钙质结核层，粘土中含豆状锰铁质结核。b第四系中更新统离石组（Q2l）即“离石黄土”。广泛分布于井田内沟谷两侧，厚2.50140.00m，平均27.28m，要紧由浅红、黄灰色砂质粘土、亚粘土、亚砂土组成，底部常有一层砂砾石层，厚011.20m，平均5.07m；下部含26层古土壤及小型钙质结核和冲积小砾石；上部为红黄土，夹土壤层及小型钙质结核，发育垂直节理，地貌上多形成陡壁、黄土株等。c第四系上更新统马兰组既“马兰黄土”。广泛分布于黄土梁、峁、垣顶部、河流三级阶

33、地上部和河流二级阶地，厚040.00m，与下伏离石组为平行不整合接触，由浅灰黄、浅黄、棕黄色砂质粘土、粉砂土、亚砂土组成，颗粒均匀，结构疏松，具大孔隙，无层理，垂直节理发育，常形成黄土陡壁。d第四系全新统要紧分布于三川河河谷、河漫滩及一级阶地上，与下伏地层呈角度不整合接触，为近代河流冲积层。由不同时代的沙、砾、泥质碎屑组成，一般厚10m左右，富水性较强。井田煤系地层综合柱状见图1-2。1.4.2 构造（1） 区域地质构造本区位于鄂尔多斯盆地东部边缘，区域构造单元属晋西挠褶带中部，岩层总体上呈南北向，向西缓倾斜。离柳矿区位于离石柳林东西向构造带，由于受印度洋板块及太平洋板块的推挤作用，造成本区东

34、西向构造应力不均衡，产生了以离石柳林聚财塔东西方向为转折、弧顶向西突出的弧状褶皱，及离石鼻状构造。中部王家会背斜将本区分隔成离石中阳向斜煤盆地和三交柳林单斜煤产地；东北鼻状构造与离石盆地相接部位，发育有一系列近南北或北北东向的断裂、褶皱构造。在鼻轴部位，由于张力作用的结果，产生了东西向的聚财塔断裂带。（2） 井田构造井田位于离柳矿区西部，三交柳林单斜含煤区中南部，为一缓倾斜的单斜构造，地层走向自北向南由南北向渐变为北西向，倾向由西渐变为南西，地层倾角平缓，一般为37，地表为315，局部地段受小褶曲及断层阻碍可达1823。井田内以宽缓的小型褶曲构造为主，断层稀少且断距小，仅井田北界为一地堑式断裂

35、带。地表未见陷落柱，仅三川河附近4个钻孔见陷落构造，井田构造属简单型。 = 1 * GB3 褶曲以三川河为界，北部褶曲轴向以北北西和近东西向为主，南部以北东及北北东向为主，共见29条褶曲，延伸长度超过500m的有9条。其余褶曲延伸长度为100430m。 = 2 * GB3 断层井田内断层稀少，仅北界为一地堑式断裂带。 = 3 * GB3 陷落柱井田勘探时期内有4个钻孔见陷落柱，其中M26#孔、M27#孔、L1-4#孔陷落柱位于一水平北翼下山采区范围内。图1-2 沙曲井田煤系地层综合柱状图M26#孔陷落柱，从孔深450m开始陷落，即从6#煤层下9.52m开始陷落，上距5#煤层29.64m。M27

36、号孔陷落柱从6#煤层开始陷落，上距5#煤层17.64m。L1-4号孔陷落柱，从孔深424m开始陷落，即从4#煤层顶板开始陷落。M38号孔在井田范围内未查到。生产过程中揭露陷落柱构造37个，面积最小为20m2，最大为750m2。1.5 煤层及煤质1.5.1 煤层本井田共有可采煤层8层，分不为有2#、3#、4#、5#、6#、8#、9#、10#，可采煤层总厚15.42m。其中2#、3#、4#、5#赋存于山西组，6#、8#、9#、10#赋存于太原组。可采煤层分述如下：2#煤层赋存于山西组中部，上距K4砂体29m，下距4#煤16.50m。见煤点厚度0.252.20m，平均0.89m。可采厚度0.712.

37、20m,平均1.07m。不含夹矸或偶含夹矸12层，结构简单。井田中部及南端可采，要紧可采区分布于11线以北，井田东北部大面积不可采。可采范围约占井田的61%。全井田仅有两孔煤层尖灭。在初采范围内，北部为薄煤层，局部为中厚煤层，南部差不多上不可采。顶板为砂质泥岩、泥岩，有一定比例的粗碎屑岩；底板为泥岩，砂质泥岩、粉砂岩。本煤层为一较稳定的大部可采煤层。3#煤层赋存于山西组中下部，上距2#煤10.34m，下距4#煤016.99m，平均6.16m。见煤点厚度0.401.50m，平均1.05m。可采厚度0.761.50m，平均1.07m。不含夹矸或偶含夹矸1层，结构简单。井田北部7线以北除西缘有小面积

38、可采区外，大面积与4#煤层合并。以南独立分层，此范围内尖灭区和不可采区零星分布。可采范围约占井田的60%。差不多属薄煤层，偶见中厚煤点。顶板以粉砂岩和砂质泥岩为主，泥岩、细粒砂岩次之；底板为砂质泥岩和粉砂岩，含一定量的细粒砂岩和泥岩。本层为一较稳定的大部可采煤层。4#煤层赋存于山西组下部，上距3#煤6.16m，下距K3砂体10.61m。煤厚度0.506.05m，平均2.98m。含夹石04层，多数为12层，夹石厚度在0.060.20m之间居多，个不达0.50m。夹石岩性以炭质泥岩和泥岩为主。从生产采区揭露情况来看，在M36孔附近发觉300m100m、M35孔南发觉200m100m的不可采区。煤厚

39、变化有明显的规律性，总的趋势是由北向南从厚煤层变为中厚煤层至薄煤层。在原精查勘探区，7线以北差不多上为3#、4#煤合并的厚煤地段，煤厚多为4m左右，最厚达6.05m，以南为分出3#煤后的中厚带，厚度约2m左右，井田西南角为薄煤带。初采地段中厚煤约占2/3，厚煤占1/3左右。顶板为中细砂岩、砂质泥岩、泥岩；底板为砂质泥岩和粗碎屑岩。4#煤为一较稳定的全区可采煤层。5#煤层赋存于山西组下部，上距4#煤层2.98m，下距K3砂体1.79m。见煤点厚度0.105.04m,平均2.73m。可采厚度1.055.04m，平均2.89m。含夹石06层,多数为12层,岩性为炭质泥岩和泥岩，厚度大多在0.060.

40、20m之间。全井田大部可采，仅在井田西北角的2#孔尖灭。北界外的三交区南缘为尖灭区或不可采区，推测其范围已伸入本井田内。此外在原精查勘探区，南部16线以南大部不可采。厚煤区分布于井田东北部，面积约占可采范围的1/4多，一般厚度在4m左右，最大达5.04m。由此向西和向南厚度递减。全井田以中厚煤层为主，13线以北厚度在2m以上，以南小于2m，初采地段差不多上为中厚煤层，厚度在2m以上，北部接近或局部为厚煤层。顶板为泥岩及极少量中-细粒砂岩；底板为粉砂岩、泥岩，含一定比例的粗碎屑岩。本煤层为一较稳定的全井田大部可采煤层。6#煤层赋存于太原组上部，上距K3砂体16.48m，下距8#煤27.73m。伏

41、于L5灰岩下。见煤点厚度0.101.66m，平均0.81m。可采厚度0.701.66m，平均1.00m。不含夹石，少数含夹石12层，岩性为炭质泥岩和泥岩。本层虽尖灭范围极少，但可采范围分布不广，且连续性差，3线至15线的西半部，为最大的可采区。可采范围占井田的67%。可采区内煤层以薄煤为主，局部为中厚煤层。顶板为石灰岩，底板为泥岩或粉砂岩。本层为一较稳定的大部可采煤层。8#煤层赋存于太原组中部，上距L5石灰岩35m，下距K1砂体52.70m，伏于L1灰岩下。煤厚度0.799.33m，平均3.91m。含夹石07层，大多数为13层，夹石厚度多数在0.060.20m之间。夹石岩性为炭质泥岩、泥岩，结

42、构复杂。全井田可采。西北角与9#、10#合并，厚度增大，为特厚煤层。中部及中北部与9#合并，向南至14线，厚度在4m左右，为厚煤层，差不多上占据了整个探明（A级）资源/储量区。14线向南与9#分叉，变薄至中厚煤层，东南角又分叉出8上#煤层，8#煤变为薄煤层。综观全井田，煤层从西北向南东变薄趋势十分明显。顶板为石灰岩，底板为泥岩、炭质泥岩、砂质泥岩，含一定比例的中细粒砂岩。本层为一较稳定的全井田可采煤层。9#煤层赋存于太原组下部，上距8#煤1.32m，下距K1砂体50.38m。见煤厚度0.183.12m，平均1.39m。可采厚度0.733.12m，平均1.86m。含夹石05层，夹石岩性为炭质泥岩

43、、泥岩，结构复杂。煤层大部分与以上8#及以下10#煤合并，仅在井田南部1417线间、东北角及中部一小片单独成层，可采范围占全井田的27%。顶板为泥岩、炭质泥岩、粉砂岩，底板为泥岩，砂质泥岩。本煤层为一不稳定的局部可采煤层。10#煤层赋存于太原组下部，上距8#煤10.75m，下距K1砂体40.93m。见煤点厚度0.185.38m，平均1.66m。可采厚度0.825.38m，平均1.97m。含夹石04层，多数含12层，夹石厚度多数在0.060.20m之间，夹石岩性为泥岩、炭质泥岩。井田中部有一片面积稍大的不可采区，东北角及西北部各有一块面积不大的不可采区，西北角与8#及9#煤合并，局部地段尖灭。可

44、采范围占全井田的75%。井田西南角9#煤并入本煤层，煤层厚度增大，成为厚煤区，其余以中厚煤层为主。顶板为中细粒砂岩、砂质泥岩；底板为炭质泥岩、铝质泥岩。本层为一较稳定的全井田大部可采煤层。可采煤层特征见表1-1。1.5.2 煤质井田内含可采煤层8层，各煤层以低中灰为主，山西组煤为特低低硫；太原组煤为中硫富硫。除2#、8#煤为特低磷外，3#、4#、6#、9#煤为低磷，5#、10#煤为中磷。发热量均为中高高发热量。山西组以焦煤为主，太原组6#煤为焦煤，8#、10#煤以焦煤为主，瘦煤次之，有少量贫瘦煤。煤质特征见表1-2。依照化验测试结果，山西组以焦煤为主，夹少量肥煤；太原组6#煤为焦煤，8#、10

45、#煤以焦煤为主，瘦煤次之，有少量贫瘦煤。井田煤质采样点偏低，但初采区相对较高，操纵程度比较好。沙曲（精查）勘探还对各煤层夹矸硫分进行测试，从统计结果看2#、4#、5#、10#煤层夹矸硫分一般小于1%，8#煤夹矸硫分为0.3636.77%，平均为4.84%。本井田煤层属炼焦煤，炼焦是最合理的加工利用方向，此外也可作为动力、化工用煤。除2#、4#煤可单独炼焦外，其它煤层单独炼焦因灰分高难洗选，经济效益差。井田内各煤层覆盖较厚，煤层最小埋深93m，最大埋深810m，依照钻孔煤层采样化验结果，井田内所有煤层均不存在风化和氧化的现象。1.6 井田水文地质1.6.1 井田水文地质条件依照井田勘探报告，本区

46、山西组煤矿床要紧属二类一二型，即水文地质条件简单中等的裂隙充水矿床；太原组煤矿床要紧属三类一二型，即水文地质条件简单中等的岩溶充水矿床。鉴于沙曲矿井目前正在进行水文地质勘探（可能2009年5月底出勘探报告），设计建议依照沙曲井田水文地质勘探报告对矿井水文地质条件进一步定性，并开展矿井防治水设计工作。表1-1 可采煤层特征表 含煤地层煤层编号煤层厚度(m)最小最大平均层间距离(m)最小最大平均结 构夹矸层数可采性稳定性视密度(t/m3)岩性描述山西组20.252.200.891.0123.9210.34016.996.161.809.745.5611.5631.8216.8817.3937.58

47、27.73012.481.32022.509.43简单02局部可采不稳定1.36砂泥岩、泥岩泥岩、砂泥岩、粉砂30.401.501.05简单01局部可采不稳定1.43粉砂岩、砂泥岩砂泥岩、粉砂岩40.846.052.98中等04全部可采稳定1.36中-细砂岩、砂泥岩、岩砂泥岩和碎屑岩50.105.042.74复杂06大部可采较稳定1.47泥岩及少量中-细砂岩粉砂岩、泥岩太原组60.101.660.81简单02局部可采不稳定1.43石灰岩泥岩或粉砂岩80.799.333.91复杂07全部可采稳定1.39石灰岩、泥岩、炭质泥岩、砂泥岩90.183.121.30复杂05局部可采不稳定1.43泥岩、炭

48、质泥岩、粉岩泥岩、砂泥岩100.185.381.66中等04大部可采较稳定1.43中细砂岩、砂质泥岩炭质泥岩、铝质泥岩表1-2 煤质特征表含煤地层煤层编号水分(%)最小最大平均灰分(%)最小最大平均挥发分(%)最小最大平均硫 分磷 分煤 类山西组20.321.110.587.7729.5814.5216.6927.0622.97特低硫特低磷焦煤为主，局部为肥煤30.361.520.578.3030.5921.6619.7625.8022.68特低硫特低磷焦煤为主，局部为肥煤40.181.160.497.5225.4015.2318.7526.9721.90特低硫低 磷焦煤为主，局部为肥煤50.

49、301.200.5615.0134.1423.8818.9523.5521.43低硫为主局部特低中硫中 磷焦 煤太原组60.320.800.566.7233.2918.3917.2524.4220.21中 硫低 磷焦 煤80.291.920.578.3924.7815.2113.8121.4717.15富 硫特低磷焦煤为主，局部为瘦煤、贫瘦煤90.280.860.6213.6131.6121.1914.5519.8816.95富 硫低 磷瘦煤为主，焦煤次之，少量贫瘦煤100.401.730.6213.9532.5822.6114.3923.3118.73低中硫中 磷焦煤为主，瘦煤次之，少量贫瘦

50、煤沙曲井田位于柳林泉域外西侧，现有的水文地质资料表明，井田内地下水补给、运移、排泄自成体系，其地下水或排泄于井田沟谷内，或向西及西南缓慢移动。1.6.2 矿井涌水量沙曲矿井井涌水量随开采面积的增大而增大。在枯水期、丰水期、平水期涌水量没有太大的变化。 考虑到本井田处柳林泉域，目前下龙花垣井底施工中，涌水量已超过100 m3/h。1.7 矿井瓦斯、煤尘爆炸及自燃1.7.1 瓦斯沙曲矿属高瓦斯和具有煤与瓦斯突出危险的矿井，2009年瓦斯等级鉴定结果为：矿井绝对瓦斯涌出量高达479m3/min（非标态），相对瓦斯涌出量高达103m3/t（非标态）。瓦斯涌出量逐年升高，造成采掘工作面瓦斯增大，出现瓦斯

51、超限等问题，给正常生产带来专门大安全隐患，且瓦斯治理难度越来越大。沙曲矿4#、5#和6#煤层具有煤与瓦斯突出危险性；2#煤层在430m水平及以上区域无煤与瓦斯突出危险性；3#煤在南翼420m水平及以上区域无煤与瓦斯突出危险性，北翼3+4#煤层（3#和4#煤层合并）具有煤与瓦斯突出危险性。1.7.2 煤尘爆炸 = 1 * GB3 地质勘探时对井田内M25#、8#、18#孔采样作煤尘爆炸性试验，结果为各煤层爆炸指数在18%31%之间，表明各煤层均有煤尘爆炸危险性。 = 2 * GB3 经煤炭科学研究总院沈阳研究院瓦斯通风防灭火基础实验室对沙曲矿井4#煤层煤尘爆炸性鉴定结论为有爆炸性。据此，沙曲矿各

52、煤层均有煤尘爆炸危险。1.7.3 煤层自燃依照煤炭科学研究总院沈阳研究院瓦斯通风防灭火基础实验室对2#、3#、4#、5#和6#煤层进行煤炭自燃倾向鉴定，结果为4#煤层为三类不易自燃煤层，2#、3#、5#和6#煤层为均为类自燃煤层。1.8 矿井概况1.8.1 矿井生产现状矿井目前有5个场地、10个井筒（7个立井、3个斜井）开拓，采纳立、斜井混合开拓方式，矿井以两个水平开拓全井田，一水平开拓山西组2#、3#、4#、5#煤，标高+400m，二水平开拓太原组6#、8#、9#、10#煤，矿井目前生产水平为+400m水平。矿井以南、北工业场地为中心向南北两翼开拓，在+400m水平分南北两翼各布置三条大巷，

53、分不为胶带输送机大巷、辅运大巷和回风大巷，+400m水平各条大巷大部分沿5#煤层底板岩石布置，北翼大巷从井底车场向北延展长度约为6800m，南翼大巷从井底车场向南延展长度约为3800m.。见图1-3。矿井投产4年以来，差不多维持南北翼各一个采区、一个综采面生产的格局。目前井下生产采区为南二采区和北一采区，其中南二采区设计生产能力1.0Mt/a，在4#煤层中装备有一个一次采全高综采工作面，工作面采高约2.5m，工作面长度180m，工作面顺图1-3 沙曲矿4#煤层采掘工程平面图槽要紧是“两进一回”布置；北一采区设计生产能力2.0Mt/a，4#煤层中装备有一个一次采全高综采工作面正在生产，工作面采高

54、约4.2m，工作面长度180m，工作面顺槽要紧是“两进一回”布置。采煤方法均为倾斜长壁一次采全高采煤方法，全部垮落法治理顶板。井下煤炭运输采纳胶带输送机方式；辅助运输现采纳调度绞车牵引矿车方式，沙曲矿北翼正在实施井下无轨胶轮车辅助运输系统，材料设备换装站、大巷底板硬化工程已完成。2008年全矿井产量为245万t，其中北一采区约150万t，南二采区约为95万t。1.8.2 矿井改扩建工程依照山西省煤炭工业局“晋煤安发【2005】529号”文件，沙曲矿井属于煤与瓦斯突出矿井，煤科总院沈阳研究院对各煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定结果为：2#煤层在+430m水平及以上、3#煤层南翼+420m以上区域无煤与

55、瓦斯突出危险性，4#、5#和6#煤层具有煤与瓦斯突出危险性，沙曲矿生产过程中，在南翼数次发生煤与瓦斯突出（倾出）现象，矿井勘探、生产实践和瓦斯研究成果均表明，矿井南翼煤层瓦斯含量大、瓦斯压力大，煤与瓦斯突出危险性明显比井田北翼高，矿井目前一个矿南北翼开采的现状不利于对南北翼瓦斯进行有针对性的治理，一旦矿井一翼发生煤尘、瓦斯、水、火等安全事故，灾难将波及另一翼，灾难波及范围大。因此，设计提出将原井田划分为南北翼独立开采系统进行开采，适当缩小井田面积，能够有效降低安全风险，最大程度地减小灾难严峻程度。发挥资源优势，加大井田开发强度，充分利用现有设施，完善南北翼独立开采系统，采纳先进的技术、工艺、设

56、备，力求使南比翼各生产环节系统独立、简单、先进可靠、合理有用，把沙曲矿建成安全、高效的现代化大型矿井。1.8.3 改扩建方案（1）本次改扩建项目，拟将沙曲井田沿南北走向方向中部，以三川河、孝柳铁路、307国道、太中银铁路、汾军高速公路爱护煤柱带为界划分为两个井田，爱护煤柱带以北为沙曲北翼井田，爱护煤柱带以南为沙曲南翼井田；沙曲北翼和沙曲南翼利用原沙曲矿井的生产系统严格分开后分不进行改扩建，其中，沙曲北翼利用原沙曲矿180万吨/年的能力及部分生产系统扩建到500万吨/年；沙曲南翼利用原沙曲矿120万吨/年的能力及部分生产系统扩建到300万吨/年。（2）将现有的10个井筒按其功能和原服务于南翼和北

57、翼的范围进行划分，其中6个井筒（主斜井、副立井、北翼进风立井、北翼回风立井、下龙花垣进、回风立井）服务于沙曲北翼，4个井筒（1回风斜井、2进风斜井、白家坡进、回风立井）服务于沙曲南翼。将现有的主斜井井底中央泵房、变电所、水仓、副立井井底车场及硐室划分服务于分矿后的沙曲北翼。（3）为完善沙曲南翼的生产系统，在三川河南工业场地新增2主斜井，担负沙曲南翼的煤炭提升任务，在2主斜井井底布置沙曲南翼2个井底煤仓、中央泵房和变电所、井底水仓，白家坡井底新增泵房、变电所，井底水仓和井下火药库等硐室。（4）沙曲北翼自工业场地向北开拓，由主斜井、副立井、北翼进风立井、下龙花垣进风立井共四个进风井筒，北翼回风立井

58、、下龙花垣回风立井两个回风井筒回风构成分区通风系统，矿井以两个水平开拓全井田，一水平+400m开拓上煤组，二水平开拓下煤组，一、二水平间用暗斜井联络，+400m水平大巷包括辅运、皮带运输、回风大巷维持原北翼大巷方位不变，由于矿井为煤与瓦斯突出矿井 ，+400m水平北翼大巷逐渐转入5#煤层底板岩石中布置。沙曲北翼以倾斜长壁、走向长壁为主的采煤方法，达到改扩建设计能力时，新增北三采区一个4#煤层大采高综采工作面、北二采区2#煤开采爱护层工作面，利用原有北一采区4#煤综采设备布置一个5#煤综采工作面，以3个采区、3个面达到500万t/a，井下主运输采纳胶带输送机运输，辅助运输采纳无轨胶轮车运输。（5

59、）沙曲南翼自工业场地向南开拓，由2主斜井（新增）、2副斜井、白家坡进风立井共三个进风井筒，1回风斜井、白家坡回风立井两个回风井筒构成分区式通风系统，后期南部再增加南七采区进、回风立井。矿井以两个水平开拓全井田，一水平+400m开拓上煤组，二水平开拓下煤组，一、二水平间用暗斜井联络，+400m水平大巷包括轨道、皮带运输、回风大巷维持原南翼大巷方位不变，由于矿井为煤与瓦斯突出矿井 ，+400m水平南翼大巷逐渐转入5#煤层底板岩石中布置。沙曲南翼以倾斜长壁和走向长壁为主的采煤方法，达到改扩建设计能力时新增加移交南一采区5#煤层综采工作面、南四采区4#煤层综采工作面（作为现生产南二采区4#煤层综采工作

60、面的接替面）、南三采区3#煤层综采工作面（开采爱护层工作面），以三个采区、两个中厚煤层综采面和一个薄煤层综采工作面达到300万t/a，3#、4#和5#煤层在井下实现分采分运，井下主运输采纳胶带输送机运输，辅助运输采纳无极绳牵引车轨道运输。（6）沙曲北翼利用原有地面原煤系统进行改建，启用1号毛煤仓（容量8000t）加大缓冲能力、改造现有毛煤仓，仓下毛煤经给煤机到新增加的收集皮带机，返煤到11号转载点，再到原1号主井上煤系统，进入动筛车间。沙曲南翼新建一套原煤输送系统、新建2号毛煤仓（容量10000t）、11号转载点及上仓皮带栈桥、转载皮带栈桥，2号主井毛煤经皮带输送机进入2号毛煤仓储存。仓下毛煤