平朔三号矿井300万吨设计

精选资料可修改编辑第1页中国矿业大学2009届本科毕业生设计1矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1井田位置及交通平朔三号井工矿（安太堡井工矿）位于平朔矿区的西北部，朔州市西北约28km处，井坪镇东北约6km处，行政区划隶属于山西省朔州市平鲁区管辖。井田范围：按国家发改委批复的《平朔矿区总体规划》，规划的安太堡井工矿井田，其范围主要由安太堡露天矿扩界区Ⅰ区北部区域组成。井田东部与张崖沟井田和东露天矿田毗邻，南部与安太堡矿18ˊ。木瓜界铁路专用线接轨于安太堡露天矿的铁路专用线，在本井田西南侧设有装车站，全长11.95km，安太堡露天矿铁路专用线与北同蒲铁路大新站接轨，线路全长约11km。朔（州）～平（鲁）二级公路沿七里河北上从本井田西侧通过到平鲁城区。向南接大（同）～运（城）二级公路和大运高速公路。本矿井距朔平二级公路6km，距大运高速公路40km，因此本区交通运输条件十分便利。矿区北至大同123km，南至太原226km，井田交通位置图见图1-1-1。井田在矿区中的位置见图1-1-2。1.1.2地形与地貌本区位于山西省北部，东有洪涛山，北西有西石山脉，南与朔县平原相接。区内地势大致为南部高，北部低，最高处位于312号孔东，海拔标高为1495m，最低处海拔标高为1295m，最大高差为200m。区内黄土广布，侵蚀切割作用强烈，植被覆盖少，形成典型的梁、垣、峁等黄土高原地貌。沟谷多呈树枝状分布，切割深度30～50m，形态为“V”字型或“U”字型。1.1.3水文情况本区南部马营背斜一带北东～南西向山梁为分水岭，其北部为源子河发源地，南部为马关河源头，两条河均属桑干河水系。区内无地表常年水体，仅在雨季时，有短暂洪流由树枝状沟谷中分别汇入该两条河流，然后汇入桑干河。另有少量泉水出露，但流量很小，东南部南水村东泉水流量相对较大。1.1.4气象及地震情况本区之东为太行山、五台山，海拔皆在2800m以上，阻隔海洋季风吹入，而其西部与内蒙古相通，使本区一带成为塞外寒流南侵的必经之道。因此，大陆性气候极为典型，干燥寒冷、风沙严重为其特点。1.气温℃，℃，一般日温差也在18～25℃以上。图1-1-1平朔矿区交通位置图图1-1-2井田在矿区中的位置图2.日照期、湿度平朔矿区日照期年最长为2883.1小时，年最短为2445.5小时，平均为2693.3小时，湿度年最小为0，年最大为80﹪。3.降水量年降水量分配极不均匀，暴雨强度大，年降水量为345.3～682.2mm，年平均为426.7mm，多集中在七、八、九三个月，占全年降水量的75%，有时达90﹪，最大日暴雨量达44.5mm。霜冻期每年九月下旬始至次年四月，个别年为五月上旬，冻结深度一般在1110mm左右，最大为1310mm，雾期为107～175天。4.蒸发量年蒸发量在1996.00～2132.70mm之间，一般为2066.7mm，从四月至六月，月蒸发量可达580mm，一般年蒸发量是降水量的5倍左右。5.风本区每年有风时间占全年总时间的70﹪，平均每年出现40天左右的大风，飓风天有2天左右，风沙日在29天以上，多集中于冬春季节，风向多为西北，最大风速可达21.7m/s。6.地震本区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速值为0.15g。1.1.5矿区经济概况朔州市位于山西省北部、大同盆地西南端，南邻忻州，北接大同，西北与内蒙古交界，两区四县（朔城区、平鲁区、山阴县、怀仁县、应县、右玉县），共69个乡镇，1807个行政村，总面积1.06万km2，总人口147万人。农民人均耕地4.5亩，居全省第一。水源相对丰富，为全省人均水平的1.68倍。主要农作物有玉米、马铃薯、小麦、谷子、葫麻、甜菜、莜麦、豌豆等30多种。朔州市是一个以煤炭、电力为主的新兴工业城市，本区煤炭资源丰富，是国家主要能源基地之一。朔州矿藏资源丰富，初步探明的矿藏有煤炭、石灰岩、铁矿石、铝钒土、云母、粘土、石墨等35种。全市具有规模的工业企业118户，煤、电基础极为雄厚，且有大型现代化露天煤矿—安太堡矿和安家岭矿以及华北地区最大的火力发电厂—神头一、二电厂。全市煤炭生产能力60.00Mt（其中地方30.00Mt）。电力总装机容量241.8万kW，年发电量达到140多亿kW·h，约占全省总量的20%。乳、瓷等新兴产业颇具实力。乳制品生产能力达到10万吨，约占全省总量的60%以上，是全国农区最大的乳品生产基地。日用瓷生产能力达到5亿多件，怀仁嘉明陶瓷公司是全国最大的日用瓷生产企业。2004年，全市国内生产总值达到145.21亿元。1.1.6周边小窑概况本矿井位于平朔安太堡露天煤矿扩界区Ⅰ区的北部，井田东部有张崖沟井田和东露天矿田，南部有安太堡矿田、双碾合作区井田和井东井田。在井田内东北部边界有生产小煤矿两座，即下梨园矿和蒋家坪矿，下梨园矿生产能力0.09Mt/a，原批采4、9号煤层，在井田内开采9号煤层，现政府已关闭；蒋家坪矿生产能力0.3Mt/a，在井田内批采9号煤层，属蒋家坪乡集体所有。在本矿井南部边界外有生产小煤矿4座，即双碾矿、井木矿、木瓜界矿、平鲁联营矿。双碾矿生产能力0.15Mt/a，在井田外批采4号煤层，属双碾乡集体所有；井木矿生产能力0.15Mt/a，在井田外批采4、9号煤层，属井坪镇、木瓜界村集体所有；木瓜界矿生产能力0.15Mt/a，在井田外批采4、9号煤层，现开采9号煤层，属朔州市平鲁区地方国营所有；平鲁联营矿生产能力0.09Mt/a，在井田外批采4号煤层，属山西经济日报社、李林中学集体所有。在井田南部的四个小煤矿没有越界开采，对本矿井安全生产没有影响。根据中国国际咨询公司关于平朔煤炭工业公司平朔三号井工矿项目核准的咨询报告—“目前平朔三号井工矿井田范围内有蒋家坪和下梨园两座地方小型矿井，并且均已取得生产许可证和采矿许可证。从矿区总体布局看，这二座小型矿井的布局极不合理，并且对平朔三号井工矿的开拓和开采产生较大影响。咨询建议，下阶段应根据国家发展和改革委对平朔矿区总体的批复意见对其进行整合”。其基本情况见表1-1-1。表1-1-1相邻小窑基本情况矿井名称面积（km2）储量（万吨）生产能力（万吨／年）备注下梨园矿1.3430509蒋家坪矿1.791861.830木瓜界矿6.701924015平鲁联营矿1.0011629井木矿0.90108015双碾矿0.80790151.1.7主要建材供应条件本区主要建筑材料砖、瓦、砂、石等大宗建材当地或邻近地均有生产，钢材、木材、高标号水泥等可由外地购入，满足矿井建设的需要。1.1.8水源与电源目前安太堡露天矿的给水工程和供水管线已形成，其水源取自耿庄水源地。矿井电源取自在建的木瓜界110kV变电站。1.1.9外部协作条件平朔矿区是我国最大的露天煤矿生产及动力煤出口基地之一，自1985年开工经近20年的建设发展，目前矿区建设已形成露天矿、井工矿联合开发的良好局面。区内已建成生产原煤15.00Mt/a的安太堡露天煤矿和10.00Mt/a的安家岭露天煤矿及入洗原煤达20.00Mt/a的安太堡洗煤厂和入洗原煤达24.00Mt/a的安家岭洗煤厂。安家岭井工矿一、二号井均已进入试生产。矿区同时建成了年装车外运商品煤70.00Mt安太堡铁路专用线和安家岭铁路专用线以及矿区机修厂、设备租赁站、物资总库等一系列完善的辅助生产设施和位于北旺庄的平朔矿区中心区，目前也已形成完善的行政、文教、卫生、生活福利等公共设施，均可为本矿井提供服务。因此本矿井外部协作条件良好。1.1.10拆迁征地问题本区地处晋北黄土高原中低山区，区内村庄主要有平番城、下梨园、石井沟等三个村庄。多为窑洞或砖瓦结构房屋。为提高煤炭资源回采率和便于井下长壁工作面布置，设计建议按搬迁考虑。1.2井田地质特征1.2.1区域地质特征本区地处宁武煤田的北部，宁武煤田的东西边缘有呈条带状的上太古界变质岩系、上元古界震旦系环状出露。盆地的中心位于煤田中南部宁武～静乐一带，其上部有侏罗系含煤地层出露，第三系和第四系地层在煤田内的广大地区均有不同程度的分布。地层总厚2600～3500m以上。区域地层详见表1-2-1，地层综合柱状图见图1-2-1。1.2.2地层特征本区位于宁武煤田的北部，地表大部分被新生界地层覆盖，属典型的黄土丘陵地貌。在本区的北部靠近煤层露头处以及区内各大沟谷的底部有零星地层出露。区内由下至上发育有奥陶系上统上马家沟组、石炭系中统本溪组、上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组以及新生界第三系静乐组和第四系中、上更新统、全新统地层，现分述如下：（一）奥陶系（O）本次勘探只有安5一个钻孔揭露，揭露厚度为100.80m。结合以往资料，本地层岩性主要由深灰色厚层状石灰岩、白云岩、白云质灰岩组成，间夹灰黄色钙质泥岩。泥质灰岩风化后呈豹皮状，中下部夹数层同生角砾岩。本系地层平均厚250m。（二）石炭系（C）1.中统本溪组（C2b）岩性主要由灰色、深灰色、灰黑色砂岩、砂质泥岩及泥岩组成。含1～3层深灰色石灰岩，仅中下部一层石灰岩较为稳定，定为标志层K1，上部夹薄煤1～2层，不稳定，厚度一般小于0.50m，底部山西式铁矿不甚发育，有时有杂色铝土泥岩。本次勘探安5钻孔揭露其厚度为36.00m，地层厚23.00～53.00m，平均厚45.77m，与下伏奥陶系地层为平行不整合接触。2.上统太原组（C3t）为主要含煤地层。根据以往资料并结合本次钻孔揭露的实际情况：本组主要由灰白色砂岩、灰色、灰黑色砂质泥岩、泥岩和煤层组成，并夹有薄层泥质灰岩。全组从上而下可分为三个煤组：上煤组含4、5号煤层，其中4号煤层为稳定型煤层，5号煤层在本区极不发育（区外东露天井田发育）。中煤组间岩性由灰色、灰白色砂岩、灰黑色砂质泥岩、泥岩及6、7号不稳定型煤层组成，6号煤之上普遍发育的T4砂体是与上煤组区分的标志，7号煤层在本区极不发育。下煤组间岩性由灰白色砂岩、灰黑色砂质泥岩、泥岩及8、9、10、11、12号煤层组成。中、下煤组是以T3砂体区分。在9号与11号煤层之间一般发育有一层厚度不大层位较稳定的泥质灰岩，并常与T2砂体共生。本组地层厚72.90～125.14m，平均厚101.93m，煤层平均总厚37.03m，底部发育的灰白色中、粗粒石英砂岩定为标志层K2，与下伏地层整合接触，平均厚5.09m。（三）二叠系（P）1.下统山西组（P1s）岩性主要由灰色、灰白色砂岩，灰黑色、灰色砂质泥岩、泥岩组成，砂质泥岩中含菱铁矿结核。本组共含2～3层薄煤层，编号为1、2、3号，全部为不稳定煤层。最底部K3砂岩为浅灰、灰白色厚层状中、粗粒砂岩，一般为下伏4号煤层的直接顶板，厚1.00～13.40m，平均6.05m。本组地层厚38.00～79.00m，平均厚66.18m。与下伏地层整合接触。2.下统下石盒子组（P1x）岩性主要由黄绿、灰黄色、灰白色粉、细砂岩及中粒砂岩、灰色、黄绿色砂质泥岩、泥岩组成。在下部的砂质泥岩中偶夹1～2层煤线，本组上部常见一层红～灰紫色鲕状铝土岩（桃花泥岩），为K6砂岩的辅助标志层。最底部一层含砾粗粒砂岩为K4标志层，平均厚9.72m，层位稳定。本组地层为0～71.30m，平均厚58.81m，与下伏地层整合接触。3.上统石盒子组（P2s）本组地层在本区内大部分已被风化剥蚀，只在本区的石井沟谷中有部分出露，且出露的地层为本组最底部地层即黄绿色巨厚层状含砾粗粒砂岩，定为标志层K6，区内残留最大厚度为78.10m，平均厚7.67m，与下伏地层整合接触。（四）第三系（N）上新统静乐组（N2j）：岩性为棕红色粘土和亚粘土，内含铁锰质斑点，中下部常含3～5层钙质结核，本组厚0～41.18m，平均厚2.08m，与下伏地层为角度不整合接触。（五）第四系（Q）1.中、上更新统（Q2+3）上更新统为土黄色粉砂质亚砂土、亚粘土（俗称马兰黄土），中更新统由红黄色亚粘土和土壤层组成，含钙质结核，底部含砂砾。地层厚0～67.95m，平均厚34.06m。广泛覆盖全区，为本区黄土貌的主要成分，不整合于下伏地层之上。2.全新统（Q4）表1-2-1区域地层一览表地层单位简述备注界系统组新生界第四系全新统自下更新统（Q1）到全新统（Q4）均有沉积，厚0～210m。更新统第三系上新统静乐组上新统N2，俗称静乐红土，厚0～120m。中生界侏罗系中统天池河组沉积下统大同组、永定庄组，中统云岗组和天池河组，厚500m以上。云岗组下统大同组永定庄组三叠系中统铜川组有下统刘家沟组和和尚沟组，中统二马营组和铜川组。厚500m以上。二马营组下统和尚沟组刘家沟组古生界二叠系上统石千峰组以紫红色、砖红色富含钙质、铁质的砂、泥岩为主，厚133～184m。上石盒子组杏黄、黄绿色砂岩、砂质泥岩、紫红色泥岩为主，厚224～274m。下统下石盒子组灰黄、黄绿色砂岩、砂质泥岩、紫红色泥岩，厚82～226m。山西组灰白色石英砂岩、灰色砂质泥岩夹煤线，厚37～70m。续表1-2-1区域地层一览表地层单位简述备注界系统组古生界石炭系上统太原组灰白色砂岩、灰黑色砂质泥岩含泥质灰岩及主要可采煤层，厚87~118m。中统本溪组杂色铝土泥岩、砂质泥岩夹石灰岩及煤线，底部为山西式铁矿。奥陶系中统峰峰组中统马家沟组、峰峰组灰岩和下统亮甲山组、冶里组灰岩，厚600m左右。马家沟组下统亮甲山组冶里组寒武系上统凤山组沉积上统凤山组、长山组、崮山组、中统张夏组、徐庄组和下统毛庄组，厚300m以上。长山组崮山组中统张夏组徐庄组下统毛庄组元古界为一套浅色质灰岩，出露于煤田东部边缘，厚24~46m。太古界为一套中~深变质岩系，出露于煤田东部边缘，厚3000m以上。主要分布于较大河谷、河床及两侧阶地之上，由石灰岩砾、卵石、粉砂土、中、粗粒砂岩岩屑及洪积物组成，厚0～40m，平均厚10m。另外，在本区内根据本次钻孔的揭露以及以往勘探资料证实未发现有岩浆岩，故本区未受岩浆岩活动的影响，也未发现陷落柱。1.2.3构造本区位于宁武煤田朔州矿区东部，宁武向斜的北端。纵观本井田总体为一平缓的向斜构造，向斜轴向基本为NW～SE向。东北部地层向SW倾斜，西南部地层向NE倾斜，中部较平缓。未见陷落柱和岩浆岩侵入体。主要构造形态如下：1、东坡向斜位于本区中东部，轴向大致呈NW～SE向，从北至南通过石井沟村东、331孔及区外北水村，东北翼平缓，倾角1～10°，西南翼较陡，倾角7～13°。2、木瓜界背斜位于本区中西部，轴向NW～SE，与东坡向斜轴基本一致，由北向南通过区外209及309～73钻孔东，东北翼地层倾角7～13º，西南翼倾角2º左右。3、马营背斜位于井田的南部，轴向NE～SW，从西向东通过区外344钻孔及区内345钻孔，规模小，两翼产状均2～5°。总体看来，本区构造复杂程度属简单类型。1.2.4水文地质本区地貌属黄土丘陵区，地势总体为西南、东南、东北高向西北开口的黄土洼地，最高点位于西南部木瓜界背斜轴部黄土丘顶，海拔高程1500m，最低点位于东南马关河谷底，海拔高程1270m，主采煤层均在最低侵蚀基准面之下。马关河在本区的东部基本上是沿东坡向斜轴部由北向南斜穿过，区内长约3km，长年有水，河水由风化壳泉水补给，清水流量0.1～2升/秒；大沙沟为一条季节性河流，平时基本无水，在本区的西北边界隐伏煤层露头区由西南向东北斜穿而过，其下伏的第四系孔隙水水量较大，补给煤系地层。1.含水层赋存条件（1）奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层井田范围内灰岩未有出露，位于井田西南角的水1号孔揭露灰岩48.61m，顶界埋深189.62m，标高1165.46m，孔深205～223m段灰岩含少量裂隙，裂隙面有铁锈色；230～236m，岩石较为破碎，且有溶蚀小洞及裂隙。安5号探岩溶孔位于井田中北部东坡向斜轴部，揭露灰岩100.80m，顶界埋深397.50m，标高950.27m，其岩性上部为灰白色石灰岩，岩石致密，坚硬完整；中部为角砾状泥岩，岩芯完整，厚10.00m；下部为黄白色白云质灰岩，上段岩芯完整、坚硬，孔深451.00～455.30m，岩芯略为破碎，简易水文观测，水位、消耗量基本无变化，静止水位埋深257.74m，标高1090.03m。从两个孔揭露灰岩情况分析，灰岩揭露100m范围内岩溶裂隙不甚发育，富水性一般，为相对弱含水层段。（2）太原组砂岩裂隙含水层本组地层由砂岩、砂泥岩及煤互层组成，地下水赋存在砂岩裂隙中，为砂岩裂隙潜水承压含水层。根据含水层空间赋存状态，垂向上分为四个含水层段：①6号煤顶板砂岩裂隙含水层段在本区的中部341、水2、安5、337、322、328号孔呈孤岛状分布。其岩性以中粗砂岩为主，中细砂岩次之，厚1.50～15.41m，砂岩裂隙比较发育，多数钻孔在该层段漏水，是6号煤顶及4号煤底板直接充水含水层段，据本区东北蒋家坪矿资料，采4号煤时，煤层底板涌水，涌水量约1000～1200m3/d。②11号煤底板砂岩裂隙含水层段岩性为中砂岩、细砂岩，厚3~15m，为太原组次要含水层段。据抽水试验资料，太原组砂岩裂隙水单位涌水量0.0051～0.544L/s.m，渗透系数0.0232～1.3466m/d，富水性弱～中等，各孔抽水试验成果见表1-2-2。表1-2-2水文孔抽水试验成果表孔号降深（m）单位涌水量（L/s.m）渗透系数（m/d）静止水位标高（m）水13.6950.5441.34661334.63水240.480.00510.02321335.51安34.70.21270.43111306.12S70213.190.04620.10851317.17（3）山西组砂岩裂隙含水层含水层岩性为粗砂岩、中细砂岩，系砂岩裂隙含水，本组赋存2～3层中粗砂岩，厚13.00～19.00m，上部砂岩含水层分布不稳定，呈透镜体状，底部K3砂岩赋存较为稳定，厚2.0～10.0m。井田西南部山西组地层埋藏较浅，上部风化裂隙较为发育，易接受大气降水补给，在地形低洼处，地下水汇集，富水性中等。如双碾矿西约500m原沙地矿（现为造纸厂），上世纪八十年代沿东北方向以25°坡度开凿斜井，风化裂隙涌水，井筒涌水量在100m3/h以上。风化壳以下，岩石胶结致密，裂隙不甚发育，且砂岩之间有泥质岩阻隔，补给条件差，含水性极弱，单位涌水量0.0046L/s.m，渗透系数0.02487m/d，在平蕃城一带，地下水曾出现自流，水头高出地表3.07m。（4）下石盒子组砂岩裂隙含水层含水层岩性以底部的灰白色含砾粗砂岩为主，厚度变化较大，在本区的沟谷中多有出露，是风化壳的主要组成部分之一，也是本区一个主要的含水层。区内泉水多出露在该层，富水性不均一，泉水流量一般小于1L/s，平蕃城涌水孔，上世纪60年代涌水量44m3/h，由于区域水位普遍下降，目前流量已降至16m3/h。水2号孔下石盒子组抽水试验，降深21.03m，静止水位标高1358.10m，单位涌水量0.433L/s.m，富水性弱～中等。（5）上石盒子砂岩裂隙含水层本组地层主要分布于本区的东北部，多位于侵蚀基准面之上，砂岩多透水而少含水，石井沟村西泉水流量0.03L/s，总体属弱含水层，为风化裂隙潜水。（6）第四系孔隙含水层本区广泛分布第四系黄土，厚约20m，黄土层具垂直节理和大孔隙，赋存孔隙潜水，含水性极弱。本区西部大沙沟河谷区，赋存上更新统孔隙潜水，含水层岩性为冲积、冲洪积形成的砂砾石、砂，厚13～30m，地下水易接受大气降水补给，富水性较强，据抽水试验资料，单位涌水量0.67L/s.m，渗透系数4.419m/d。2.地下水补给、径流、排泄条件大气降水是本区地下水的主要补给来源。勘探区范围地表分布有广泛的第四系黄土，下伏第三系红土，构成了基岩上覆隔水层。在沟谷两侧及山坡，石盒子组地层局部出露，上部风化裂隙发育，可接受大气降水直接入渗补给，地下水迳流条件好，水循环迅速，以溶滤作用为主，在地形低洼处以泉的形成排泄。山西组、太原组地层受上部隔水层阻隔，大气降水补给量极其有限，补给条件较差。在向斜构造轴部，节理裂隙相对发育，该部位可获得一定量的侧向补给；大沙沟一带，太原组地层与第四系松散层直接接触，水力联系密切，上更新统冲洪积层水量较为丰富，补给太原组砂岩裂隙小，大沙沟河谷以东地区，山西组、太原组地层随着埋深的增加，岩石固结致密，裂隙变的稀少，补给径流条件变差。地下水在向向斜轴部运动过程中，在地表由于没有排泄点，只能由北而南向勘探区外泄流。随着煤层的开采，会形成以矿井为中心的排泄点。勘探区位于奥灰岩溶水迳流区，灰岩埋深大，主要接受区外奥灰水的远源排给，补给量的大小取决于岩溶发育程度，勘探区断裂构造不甚发育，仅在向斜背斜地段相对富集，奥灰水由西向东迳流运动，出区外向神头泉排泄。3.矿井涌水量设计结合地质报告所提矿井涌水量，并参考邻近一、二号井估算，取矿井正常涌水量500m3/h，最大涌水量800m3/h。1.3煤层特征1.3.1煤层本区含煤地层为二叠系下统山西组、石炭系上统太原组、中统本溪组，现分述如下：1.山西组本组含煤三层，编号为1、2、3号煤。零星分布，极不稳定，无经济开采价值。本组地层厚38.00～-79.00m，一般为66.18m，煤层薄，含煤性差。1号煤分布于区东部，零星，均不可采；2号煤分布于区南部，厚0～0.55m，平均厚0.35m，分布范围小；3号煤分布于区中部，分布范围小，厚0～0.61m，平均厚0.41m。本组含煤系数为1%。2.太原组为本区的主要含煤地层，共含煤九层，编号为4、5、6、7、8、9、10、11、12号煤，其中5、7号煤层极不发育。4、5号煤层组合为上煤组，6、7号煤为中煤组，8、9、10、11、12号煤为下煤组。4、11号为主要可采煤层，6、9、10号为局部可采煤层，8、12号为零星可采煤层。本组地层厚72.90～125.40m，一般厚101.93m，煤层总厚30.38m，含煤系数为30%。4～11号煤层间距为28.04～88.08m，平均为41.79m。3.本溪组本组地层厚23.00～53.00m，一般为45.77m，含煤1～2层，煤厚一般小于0.50m，零星分布，无工业价值，含煤性差。1.3.2可采煤层本区主要可采煤层为4号煤层，全区稳定可采，11号煤层较稳定，局部不可采，6号煤层在区内局部可采，8、10、12号煤层零星可采，现将各主要可采煤层自上而下分述如下：（1）4号煤层全区赋存，为本区主要可采煤层之一，位于太原组顶部，距山西组底部K3砂岩约0～8.60m，煤层厚5.00～16.95m，平均11.73m，顶板多为砂质泥岩、中粗粒砂岩，有时为泥岩、炭质泥岩、粉细砂岩，底板多为砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩及细粒砂岩。煤层结构复杂，夹石1～9层，一般为4层左右。夹石多为炭质泥岩、高岭质泥岩及砂质泥岩，厚0.04～3.00m，平均厚1.03m，本煤层稳定，除西部、北部、南部局部风化外，其余全区可采，厚度变化不大。347号孔最厚，为16.95m。西南部煤层薄，东部煤层厚。从西部到东部，煤层逐渐变厚。（2）11号煤层位于太原组的下部，距10号煤层2.24～14.10m，平均7.78m，为本区主要可采煤层之一，煤厚0.55～9.65m，平均3.32m。区内东北部煤层较发育，320孔不可采，西南部煤层较厚，中部、东北部煤层较薄，含夹石0～4层，一般为1～3层，顶板多为砂质泥岩、炭质泥岩，其上常为一层深灰色泥质灰岩，底板多为砂质泥岩，有时为泥岩或细粒砂岩，属较稳定可采煤层。可采煤层特征见表1-3-1。表1-3-1可采煤层厚度、煤层间距及变化情况一览表煤层编号煤层厚度（m）最小～最大平均煤层间距（m）最小～最大平均稳定程度及可采情况赋存范围45.00～16.9511.731.50～22.1810.73全井田可采，稳定全井田60～2.651.40局部可采，不稳定局部8.43～33.6523.1280～1.300.23零星可采，不稳定零星3.85～24.6516.6390～16.121.22局部可采，不稳定局部2.03～11.554.88100～2.500.77零星可采，不稳定零星2.24～14.707.78110.55～9.653.32全井田可采，较稳定（极个别点不可采）全井田1.21～10.804.04120～1.610.42零星可采，不稳定零星1.3.3可采煤层顶底板性质4号煤层：伪顶：零星分布于区内，岩性为泥岩、炭质泥岩及砂质泥岩、薄层状、水平层理，厚0.2～0.5m。直接顶：全区大部分地区有直接顶分布，313、316、318、水2、安5号孔伪顶之上为老顶，323、329、334号孔煤层直接覆盖老顶。直接顶岩性为泥岩、砂质泥岩，中厚层状，水平、缓波状层理，性脆、易碎，厚度变化无规律，最小厚度1.20m，最大厚度12.42m，一般厚度5～10m。老顶：全区分布，由K3砂岩构成，以中粒砂岩、细粒砂岩为主，次为粗粒砂岩，砂岩矿物成分以石英、长石为主，中厚～厚层状，基底式～孔隙式泥质胶结，半坚硬，厚1.1～16.2m。采区的西北部煤层埋藏较浅，岩石质量指标RQD值在50%左右，属岩体完整性差～中等的岩体，相对来说顶板的稳定性比较差，由西向东煤层埋藏渐深，岩石的完整性渐好，顶板的稳定性变好。底板：岩性以泥岩、砂岩泥岩为主，炭质泥岩、中细砂岩次之，厚0.6～7.4m，安1号孔岩石力学测试，砂质泥岩单向抗压强度57.13～83.66Mpa，属半坚硬～坚硬岩石。11号煤层：伪顶：仅305、315、335、安3号孔有伪顶分布，岩性为泥岩、砂质泥岩，薄层状，水平层理，厚0.30～0.55m，随煤层开采而垮落，顶板不稳定。直接顶：分布于全区大部分地区，岩性主要为泥岩、砂质泥岩，局部为粉砂岩、炭质泥岩和泥灰岩，厚度一般在1～3m，最小厚度0.78m，最大厚度8.0m，具水平层理，薄层状～中厚层状，层理面有植物叶片化石并夹煤线。钻孔安3、313、317、322、323连线以西复层结构比较多，最多为5层，岩性为炭质泥岩、泥岩、砂质泥岩及薄煤层，煤层开采时沿层面易产生离层，顶板稳定性较差。安3号孔岩石力学测试，炭质泥岩单向抗压强度27.03～35.75Mpa，属较软岩石。老顶：岩性为砂砾岩、中、粗砂岩及泥灰岩，砂岩中厚层～厚层状，块状层理，钙质、泥质胶结，岩石致密、完整、坚硬，厚度0.8～7.6m，泥灰岩主要分布在勘探区的东部，致密、坚硬，局部裂隙充填方解石，厚0.6～1.0m。安3号孔取样测试，中砂岩单向抗压强度107.4～139.69Mpa，属极坚硬岩石。底板：泥岩、砂质泥岩及中砂岩，厚0.42～5.0m。各可采煤层物理力学性质见下表1-3-2。表1-3-2各煤层物理力学性质表试验项目4号煤11号煤干密度（g/Cm3）1.115～1.3241.2211.324～1.411.37单轴抗压强度（Mpa）4.92～5.985.572.46～8.0煤质本区4、11号煤层均为长焰煤。水分：收到基水分大多数在4.00～6.00％，4号煤平均5.24%，空气干燥基水分两极值为0.75～4.29％，总体比较4号煤比11号煤层水分含量高。灰分：按煤炭质量灰分分级《GB/T15224.1～2004》，4号煤层在18.71～38.87％，全层平均29.76％，平面以大于29%的高灰煤为主，16～29%之间的中灰煤为辅；11号煤层灰分在18.33～32.62%，平均为24.36%，以中灰煤为主，部分为高灰煤。1.6密度级浮煤灰分都降至16%以下，属低灰煤，平均值4号煤15.51%、9号煤13.92%、11号煤14.94%。1.4密度级浮煤灰分4煤层平均低于10%为特低灰，分别为9.60和8.71%，11号煤层平均值大于10%为11.16%，属于低灰煤。挥发分：原煤干燥无灰基一般在37%以上，1.4密度浮煤的干燥无灰基挥发分所有测定值均大于37％，属于高挥发分煤，4、11号煤平均值分别为38.99%、39.72％。固定碳含量原煤一般在40.00～50.00%之间，属特低固定碳煤，1.6密度浮选后，固定碳含量平均在50%以上，下部11号煤层含量高于4号层。硫分：按煤炭质量硫分分级《GB15224.4-2004》，以基准发热量24MJ/kg折算干燥基全硫。4号煤层原煤均小于1.00％，平均含量0.55％，实际干燥基高位发热量平均为20.44MJ/kg，其全硫折算后为0.65%，在0.43～0.77%范围，属低硫煤，1.6密度浮煤全硫含量略有增高，平均为0.59%，实际干燥基高位发热量平均为26.47MJ/kg，折算后为0.53%，小于0.55%属特低硫。11号煤原煤全硫含量为0.86～2.18％，平均1.76%，实际干燥基高位发热量平均为23.30MJ/kg，其全硫折算后为1.71%，在1.47～2.93%范围，属中高硫分煤分煤，1.6密度浮选后，全硫可降低30～50%，平均为1.24%，实际干燥基高位发热量平均为27.23MJ/kg，其全硫折算后为1.41%，在1.04～1.72%范围，属于中硫分煤。形态硫：有机硫含量一般占全硫的65～75％，硫化铁硫占25～35%，硫酸盐硫含量占1～2%。从4号煤层至11号煤层，有机硫与硫化铁硫明显增高。有机硫在洗选后降幅较小不易脱除，是造成浮选后硫分大于原煤含量主要原因。发热量：原煤在18.14～25.34MJ/kg之间，为中热值煤，1.6密度浮选后较原煤提高4.00～8MJ/kg，为中高热值煤。影响发热量的主要因素是煤中矿物质含量。1.3.5瓦斯、煤尘和煤的自燃倾向1.瓦斯根据山西煤田地质勘探115队二○○五年六月编制的《山西省宁武煤田平朔矿区安太堡井工矿（3号井）勘探地质报告》，本区共在9个钻孔中采取了三个主要可采煤层的瓦斯样，瓦斯成分中CH4最大值为10.63%，平均值以11号煤最高为3.21%。瓦斯含量CH4最大值0.60ml/g·可燃煤，平均值以11号煤0.13ml/g·可燃煤为最高。瓦斯的含量和浓度随深度增加而增加，但总体瓦斯偏低，全区均处于瓦斯风化带之内。邻近的安家岭井工矿一号井生产能力10.0Mt/a，井下布置1个综采放顶煤工作面和4个综掘工作面。2006年7月委托山西煤矿设备安全技术检测中心对矿井进行了瓦斯等级鉴定，结论为：矿井相对瓦斯涌出量为0.0017m3/t·d，绝对瓦斯涌出量为0.02m3/min，矿井被山西省安全生产监督管理局批准为低瓦斯矿井。瓦斯涌出情况如下：9号煤瓦斯绝对涌出量0.01m3/min，占全矿井50%，二氧化碳绝对涌出量2.093m3/min，占全矿井35.01%；4号煤瓦斯绝对涌出量0.01m3/min，占全矿井50%，二氧化碳绝对涌出量3.885m3/min，占全矿井64.985%。回采工作面最大瓦斯绝对涌出量0.005m3/min，二氧化碳绝对涌出量2.08m3/min%。掘进工作面最大瓦斯绝对涌出量0.007m3/min，二氧化碳绝对涌出量1.176m3/min。邻近的安家岭井工矿二号井生产能力10.0Mt/a，井下布置1个综采放顶煤工作面和4个综掘工作面。2006年7月委托山西煤矿设备安全技术检测中心对矿井进行了瓦斯等级鉴定，结论为：矿井绝对瓦斯涌出量为0.018m3/min，相对瓦斯涌出量为0.0008m3/t；二氧化碳绝对涌出量为8.422m3/min，相对二氧化碳涌出量为0.3664m3/t，其中4号煤层绝对瓦斯涌出量为0.004m3/min，相对瓦斯涌出量为0.014m3/t，二氧化碳绝对瓦斯涌出量为0.9535m3/min，相对二氧化碳涌出量为3.224m3/t。11号煤层绝对瓦斯涌出量为0.013m3/min，相对瓦斯涌出量为0.0006m3/t，二氧化碳绝对瓦斯涌出量为7.468m3/min，相对二氧化碳涌出量为0.3291m3/t。矿井被山西省安全生产监督管理局批准为低瓦斯矿井。本矿井设计生产能力3.0Mt/a，投产后在井下布置1个综采放顶煤工作面和2个综掘工作面。用分源法预测矿井最大瓦斯涌出量，本矿井相对瓦斯涌出量为1.45m3/t，绝对瓦斯涌出量为23.46m3/min。根据瓦斯预测结果，并类比邻近的安家岭井工矿一号井、二号井瓦斯鉴定结论，确定本矿井属低瓦斯矿井。本矿井目前无实测的瓦斯参数，建议矿井在建设和生产过程中，对各煤层及各区域煤层的瓦斯含量、瓦斯压力等有关参数进行测定，以确定矿井瓦斯等级，以利于采取相应的防治措施。2.煤尘根据山西煤矿设备安全技术检测中心2006年3月31日的检验报告，本矿井4号煤层采样鉴定结果：4号煤挥发分38.99%，煤尘具有爆炸危险性。3.自燃根据山西煤矿设备安全技术检测中心2006年3月31日的检验报告，本矿井4号煤层自燃的采样鉴定结果：4号煤的吸氧量0.90cm3/g，煤层具有自燃倾向性，自燃倾向性等级为Ⅰ级。属易自燃煤层。2井田境界及储量2.1井田境界平朔三号井工矿（安太堡井工矿）位于平朔矿区的西北部，朔州市西北约28km处，井坪镇（平鲁县城）东北约6km处，行政区划隶属于朔州市平鲁区管辖。2.1.1井田范围按批准的《平朔矿区总体规划》确定的安太堡井工矿井田境界为准，其范围主要由安太堡露天矿扩界区Ⅰ区北部区域组成。地理坐标为东经112°18′30″～112°24′06″，北纬39°32′37″～39°36′08″。南界：以S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10号拐点连线为界，与木瓜界、双碾、井木、平鲁联营矿相邻。东界：以S1、S2、S4号点连线为界，与张崖沟井田、东露天矿田相邻。北界：以11号煤层露头线为界。西界：以11号煤层露头线为界。2.1.2开采界限井田内主要含煤地层为上统太原组，本组地层厚72.90~125.14m，平均厚101.93m，含煤9层，可采煤层4层，分别为4号煤层、6号煤层、9号煤层和11号煤层。其中主采煤层为4号、11号煤层。6号、9号煤层属于薄煤层，只作为后期储备资源开采。矿井设计只针对4号、11号煤层。开采上限：4号煤层以上无经济可采煤层。下部边界：11号煤层以下无经济可采煤层。2.1.3井田尺寸井田南北宽4.755～6.646km，东西长7.909km，面积约28.475km2。井田边界各拐点坐标见表2-1-1。表2-1-1井田边界拐点坐标表点号国家六度带坐标纵坐标（X）横坐标（Y）S14386385.00019620380.000S24384955.00019620380.000S44381630.00019620380.000S54381630.00019616745.000S64380840.00019616745.000S74380835.00019615050.000S84379835.00019615050.000S94379783.00019613723.000S104379739.00019612471.0002.2储量平朔安太堡露天煤矿准备对3号井工矿进行开采，为满足井田开发建设总体设计和开采设计的需要，现需对3号井工矿进行综合评价。为此，平朔安太堡露天煤矿特委托山西省第三地质工程勘察院利用以往勘查成果并结合生产矿井调查资料编制《山西省宁武煤田平朔矿区平朔煤炭工业公司3号井工矿井田精查地质报告》。2.2.1储量划分根据山西煤田地质勘探115队于2005年6月提交的《山西省宁武煤田平朔矿区安太堡井工矿（3号井）勘探地质报告》，本井田参加储量估算的煤层为4、6、9、11号煤层，共计4层煤，其中4号煤层为全区稳定可采煤层，11号煤层为较稳定煤层，6、9号为局部可采，不稳定煤层。储量级别的划分在分析研究全区构造复杂，程度及评价各煤层稳定程度上划分各级储量，本区构造简单，为一类，4号煤层全区稳定可采，11号为较稳定煤层属一型。因此，划分各级储量的基本线距如下表2-2-1。表2-2-1储量的基本线距构造复杂程度煤层稳定程度满足各级储量的基本线距煤层号111b122b333一类一型750～10001500～2000大于20004、11本次储量级别的划分，原则上以孔距为基础，用钻孔连线圈定各级储量，11号煤层用750～1000m孔距圈定122b级储量，大于1000m圈定333级储量，6、9号煤层原为333级储量。用级别线（二）储量估算范围各煤层储量估算边界同勘探区边界，各煤层储量估算面积、最小标高、最大垂深见表2-2-2。表2-2-2各煤层储量估算范围煤层号储量估算面积（m2）最小标高（m）最大表高（m）最大垂深（m）4173070001076.941340289.866304900010801320296.259261050001024.101280337.1011258380001007.671260349.74（三）储量估算方法本勘探区地层倾角平缓，倾角一般在2~8º之间，采用煤层垂直厚度及煤层水平投影面积估算储量。估算公式：储量（万t）=面积（m2）×厚度（m）×视密度（t/m3）/10000（四）储量计算结果全井田共有111b+122b+333级资源储量665.40Mt。其中：111b级储量为304.14Mt；122b级储量为194.57Mt；333级储量为166.69Mt。2.2.2工业储量矿井工业储量是指地质资源量经可行性评价后，其经济意义在边际经济及以上的基础储量的内蕴经济的资源储量乘以可信度系数之和。矿井主采煤层为4、9号煤层，采用地质块段法。根据地质勘探情况，将各层矿体划分为4-1、4-2、4-3、4-4、4-5，11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6、11等块段，在各块段范围内，用算术平均法求得每个块段的储量，煤层总储量即为各块段储量之和。块段划分如图（2-1）由图计算4号煤各块段面积分别为：S4-1=2254819.85m2；S4-2=8097382.70m2；S4-3=4981905.90m2；S4-4=1693740.15m2；S4-5=1959931.84m2；按下式计算：Zi=Si×cosa×Mi×ri （2.2）式中：Zi——各块段储量，万t。Cosa——煤层倾角的余弦值Si——各块段的面积，m2。Mi——煤层的平均厚度，m。Ri——各块段内煤的容重，均为1.4t/m3。煤层块段标号倾角(度)余弦值平均厚度(m)容重(t/m3)面积(m2)储量(万t)44-14.4240.9970211.731.42254819.85363713.944-210.910.98191411.731.48097382.704613542.444-33.7940.99780811.731.44981905.89728199.344-42.7950.9988111.731.41693740.14742784.844-50.5160.99995911.731.41959931.83623218.7则4号煤层的工业储量为：Zg4=Z4-1+Z4-2+Z4-3+Z4-4+Z4-5=3713.9+13542.4+8199.3+2784.8+3218.7=31459.1（万吨）有图计算11号煤层各块段面积S11-1=5146135.2702m2；S11-2=2481162.4472m2；S11-3=11374321.3687m2；S11-4=5477444.3006m2；S11-5=1676174.1262m2；S11-6=3653670.592m2按下式计算：Zi=Si×cosa×Mi×ri （2.2）式中：Zi——各块段储量，万t。Si——各块段的面积，m2。Mi——煤层的平均厚度，m。Ri——各块段内煤的容重，均为1.4t/m3。煤层块段标号倾角(度)余弦值平均厚度(m)容重(t/m3)面积(m2)储量(万t)1111-12.9380.9986853.321.45146135.27022395.11111-24.4590.9969733.321.42481162.44721156.71111-37.9570.990373.321.411374321.36875338.21111-42.9230.9986993.321.45477444.30062549.21111-53.8260.9977713.321.41676174.1262780.81111-62.2540.9992273.321.43653670.5921699.5则11煤的工业储量为：Zg11=Z11-1+Z11-2+Z11-3+Z11-4+Z11-5+Z11-6=2395.1+1156.7+5338.2+2549.2+780.8+1699.5=13919.6（万吨）2.2.3矿井可采储量矿井可采储量为矿井工业储量减去井田内煤柱损失和开采损失后的储量。（一）矿井安全煤柱为确保地面建筑物及工程设施和井下开采的安全，设计对井筒、大巷、工业场地、井田境界、村庄等留设安全煤柱，严格按《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的要求进行采煤设计。结合本井田周边矿井类似围岩的情况，参照大同地区的实测资料，按松散层移动角56、岩层移动角74留设安全煤柱。1.矿井井筒与工业场地煤柱主副井筒均位于工业场地内，按照现行《三下开采规程》规定，主副井筒保护煤柱以岩层移动角圈定，工业场地保护面积包括工业场地内工业厂房、服务设施和围护带，煤柱按岩层移动角圈定。按照以上用垂直剖面法设计，主副井筒保护煤柱小于工业场地保护煤柱，因此，煤柱边界以工业场地煤柱边界圈定。回风井保护煤柱工业场地煤柱见图2-2-1。2.村庄煤柱设计对井田内的村庄按照搬迁处理，故无村庄保护煤柱。3.大巷煤柱矿井主要大巷均布置在11煤层底板下岩层中，设计在大巷两侧各留设50m煤柱。4.井田境界煤柱井田境界煤柱每侧均按50m留设煤柱。5.经济不可采煤层6、9号煤层局部可采，属不稳定煤层，计算可采储量时将其扣除。各种煤柱损失见表2-2-5。表2-2-5保护煤柱损失量（万吨）煤层编号煤柱合计工业场地大巷巷道煤柱井田境界回风井风化带402401.40792.2118.1303211.741172.45679.68244.985.13459.341461.58合计72.453081.081037.1923.26459.344673.32矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算：Zk=（Zg-P）×C（2.5）式中：Zk——矿井可采储量，万t；P——保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断层等留设的永久保护煤柱损失量，万t；C——采区采出率，厚煤层不小于0.75；中厚煤层不小于0.8；薄煤层不小于0.85；地方小煤矿不小于0.7。则，4煤可采储量：Z4=（31459.1-3211.74）×0.75=21185.551（万t）11煤可采储量：Z11=（13919.6-1461.58）×0.8=9966.4（万t）综上所述获得可采储量为Zk=311.52Mt，其中4号煤层为211.86Mt，11号煤层为99.66Mt。。图2-2-1工业场地煤柱留设图3矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度矿井年工作日为330d。矿井工作制度采用“三·八”制，两班生产，一班准备，日净提升时间16h。3.2矿井设计生产能力及服务年限3.2.1矿井生产能力矿井生产能力确定的合理与否，对保证矿井能否迅速投产、达产和尽早发挥投资效益至关重要。而矿井设计生产能力问题又是一个与井田地质构造、水文地质条件、煤炭资源量及煤质、煤层赋存条件及建井条件、采掘机械化装备水平等诸多因素有关的综合问题。根据市场需求以及本井田的内、外部建设条件等，综合分析如下：1.储量丰富煤炭储量是决定矿井生产能力的基础。本井田内经济可采煤层二层，分别为4、11等煤层，共有工业储量453.79Mt。2.煤层开采技术条件优越本井田内煤层赋存稳定，倾角平缓，煤层结构、水文地质条件、地质构造均简单，瓦斯含量低。矿井初期开采的4号煤为特厚煤层，其工业储量为314.59Mt，占全井田工业储量的69.32%；煤层顶底板岩性稳定，开采技术条件较好，适宜综合机械化开采。3.煤层埋藏浅，开拓系统简单本井田内有可采煤层二层，从上往下依次为4、11煤层，各煤层埋深100～350m，其中4～11号煤间距16.3～80.4m，平均38.0m，因此，采用斜井开拓，系统简单，建井工期短，投资省，见效快，是建设大型矿井的理想井田。4.区内基础设施完备、条件好平朔朔南矿区是我国最大的露天煤矿生产及动力煤出口基地之一，目前平朔矿区建设已形成了露天矿和井工矿发挥各自优势、联合开发、齐头并进的良好局面。区内已建成生产原煤15.00mt/a的安太堡露天煤矿和生产原煤10.00mt/a的安家岭露天煤矿；入洗原煤达20.00mt/a的安太堡洗煤厂和入洗原煤达24.00mt/a的安家岭洗煤厂；安家岭井工矿一、二号井也在建设之中，其中安家岭井工矿一号井于2005年元月已进入试生产，目前平朔朔南矿区已建成矿区机修厂、设备租赁站、物资总库等一系列完善的生产生活辅助设施，位于北旺庄的平朔矿区中心区目前也已形成完善的行政、文教、卫生、生活福利等公共设施，均可供本矿井利用，节省建设投资。5.外运销售条件优木瓜界铁路专用线沿本井田西南侧通过，全长11.95km，向南经安太堡露天矿的铁路专用线接轨于北同蒲铁路大新站。2004年，“西煤东运”大通道大（同）－秦（皇岛）线铁路外运能力已突破1.5亿t/a，2005年达2亿t/a，2010年达4亿t/a，为本矿井建设创造了良好的外运条件。朔（州）～平（鲁）二级公路沿七里河北上从本井田西侧通过到平鲁城区，向南接大（同）～运（城）二级公路和大运高速公路。本矿井距朔平二级公路6km，距大运高速公路40km。因此本矿井交通运输条件十分便利，外运条件好。6.市场需求随着我国西煤东运第一大通道—大秦铁路的扩能改造和第二大通道—朔黄铁路的建成通车，预计到2006年平朔矿区国内外煤炭市场用户总需求量将达到65.0Mt/a，2007年将达到80.02Mt/a，而2004年平朔公司原煤产量仅37.08Mt，商品煤31.46Mt，缺口达30.0Mt/a以上，因此本矿井煤炭产品市场将十分广阔。同时中煤能源集团公司与华能集团公司合作规划建设煤电联营合作项目，该项目包括一座4×60万kW中煤电厂（一期2×60万kW）和相配套的选煤厂及供煤矿井，电厂初步选址位于本矿井工业场地附近木瓜界铁路环线的西侧，年需中煤约3.0～6.0Mt/a。本矿井作为该电厂的配套供煤矿井，其市场也是有保证的。综上所述，从煤电一体、规模经营和企业综合经济效益的角度出发，认为矿井生产规模3.0Mt/a是可行的。3.2.2矿井服务年限矿井的服务年限计算公式为：T=ZK/（A·K）（3-1）式中：T——计算服务年限，a；ZK——可采储量，Mt；A——设计生产能力，Mt/aK——储量备用系数，取K=1.40井田可采储量311.52Mt，按3.0Mt/a的规模计算，考虑1.40的储量备用系数，全矿井总服务年限为74.17a。精选资料PAGE134可修改编辑4井田开拓4.1井田开拓的基本问题井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入媒体，建立矿井提升、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布置开拓巷道等问题，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，合理选择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：1.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。2.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。3.合理开发国家资源，减少煤炭损失。4.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。5.要适应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。6.根据用户需要，应照顾到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。4.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标1.井筒形式的确定井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。平硐开拓受地形迹埋藏条件限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延伸施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。缺点是：斜井井筒长辅助提升能力少，提升深度有限；通风路线长、阻力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术复杂。立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在采深相同的的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。主要缺点是立井井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，井筒装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大。本矿井煤层倾角小，平均5°，为近水平煤层；表土层薄，无流沙层；水文地质情况比较简单，涌水量小；井筒不需要特殊施工，因此可采用斜井开拓或立井开拓。经后面方案比较确定井筒形式为双斜井。2.井筒位置的确定井筒位置的确定原则：有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门工程量少；有利于首采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区少迁村或不迁村；井田两翼储量基本平衡；井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水威胁；工业广场宜少占耕地，少压煤；距水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。由于井田西部边界距侯月铁路很近，故为便于地面运输及工业广场布置，主井井筒位置布置方案也可以选择在井田西部边界附近。经后面方案比较确定主、副井筒位置在井田西北部。4.1.2工业场地的位置工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田西北部。工业场地的形状和面积：根据表2.1工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为20公顷，形状为矩形，长边垂直于井田走向，长为500m,宽为400m。4.1.3开采水平的确定及采带区划分井田主采煤层为4、11号煤层，4、11号煤层倾角平缓，为0°～10°，一般5°，为近水平煤层，其中4～11号煤间距16.3～80.4m，平均38.0m，故设计为单水平开采。水平标高+1030m，带区式开采，4煤11煤共用运输大巷和回风巷。4、11号煤层生产能力：可采储量为311.52Mt，服务年限为74.17a。矿井按“高产高效”模式设计与建设，根据“高产高效”综采设备的特点，带区尺寸一般按工作面推进时间为一年左右考虑，4煤东一带区工作面推进时间为一年左右。由于受井田范围所限，煤层特点、构造形态以及巷道布置等因素，设计将全井田划分为单水平，每层煤分四个带区，共八个带区。井田东部为4煤东一带区东三带区、西二带区、西四带区，11煤层东一带区，东三带区、西二带区、西四带区。首采带区为4煤东一带区。4.1.4主要开拓巷道矿井在11号煤层设主水平，沿11煤层分别布置胶带输送机大巷、辅助运输大巷和回风大巷共三条大巷。为便于在巷道交叉时架设风桥等构筑物，大巷位于井田中央，沿倾向布置，巷道坡度随煤层而起伏,一般2°-5°，主运输大巷上仓段局部10°。4.2方案比较4.2.1提出方案根据以上分析，现提出以下四种在技术上可行的开拓方案，分述如下：方案一：立井单水平开拓主、副井井筒均为立井，布置于井田中央，只设一个水平。大巷布置在11煤层中沿煤层掘进，如图4-2-1。图4-2-1立井单水平开拓方案二：主斜副立单水平开拓斜井提煤运输能力大，立井辅助运输能力大，为此提出主井采用斜井开拓，副井采用立井开拓。大巷布置在岩层中，沿11煤底板掘进，如图4.2。图4-2-2主斜副立单水平开拓方案三：斜井单水平开拓（穿煤层）主、副井井筒均为斜井开拓，布置于靠近井田中央，角度分别是16°和25°，大巷布置在基岩中，沿11煤层底板掘进，如图4.-2-3。图4-2-3斜井单水平开拓（穿煤层）方案四：斜井单水平开拓（不穿煤层）主、副井井筒均为斜井开拓，布置于井田西北部边界，大巷布置在基岩中，沿11煤底板掘进，如图4-2-4。图4-2-4斜井单水平开拓（不穿煤层）4.2.1技术比较方案一:立井单水平开拓项目数量(10m)基价(元)费用(万元)费用(万元)基建费用(万元)①主井开凿表土段4.12145889.0060.11425.40基岩段36.6599672365.30②副井开凿表土段4.46228229101.79550.14基岩段36.00124542448.35煤巷10014819.00148.19148.19148.19④小计1123.74生产费用(万元)⑤立井提升系数煤量(万t)提升高度(km)基价(元/t.km)24295.571.2311520.40621.6⑥排水涌水量(m3)时间(h)服务年限(年)基价(元/t.km)9096.21500876074.170.28⑦大巷运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元/t.km)52819.461.2311524.0370.35⑧小计86211.24合计⑨费用(万元)87334.98百分率111.8%以上所提四个方案中前三个方案大巷布置及水平数目均相同，区别在于井筒形式和井筒位置不同，及部分基建、生产费用不同。第四个方案的大巷长度不同。方案一、二主井井筒形式不同。方案一主井为立井，立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，主要缺点是井筒施工技术复杂，需表格4-2-1用设备多，要求有较高的技术水平，掘进速度慢，基建投资大；方案二主井为斜井，斜井的运输提升能力比立井大，有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒也可作为安全出口，井下一旦发生事故，人员也可从主斜井迅速撤离。井田内4号煤层厚度大、倾角小、赋存稳定，涌水量小，立井的优点不突出，而斜井的提升能力大的特点很适合300Mt的特大型矿井的需要。经过以上技术分析、比较，再结合粗略估算费用结果（见表4-2-1，表4-2-2），在方案一、二中选择方案二：主斜副立单水平开拓。表4-2-2主斜副立开拓项目数量(10m)基价(元)费用(万元)费用(万元)基建费用(万元)①主井开凿表土段10.1651712.0052.54708.23基岩段122.0353732.00655.69②副井开凿表土段4.46228229.00101.79550.14基岩段36.00124542.00448.35③井底车场煤巷100.0014819.00148.19148.19④小计1406.56生产费用(万元)⑤斜井提升系数煤量(万t)提升高度(km)基价(元/t.km)22221.071.2031152.001.420.42⑥排水涌水量(m3)时间(h)服务年限(年)基价(元/t.km)9096.21500.008760.0074.170.28⑦大巷运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元/t.km)52819.461.2031152.004.0370.35⑧小计84136.74合计⑨费用(万元)85543.30百分率109.5%方案三、四主要区别在井筒穿不穿煤层，不穿煤层沿11煤层底板掘进的斜井，带区溜煤眼直接和主井先连，减少井下运输距离，运输费用相对较低，但井筒长，基建费用多；方案四井筒位于井田西北部边界附近，由于紧靠井田西部边界而且工广煤柱只压在11煤上不压4煤，4煤是厚煤层，这样减少了大量的工业压煤。经过以上技术分析、比较，再结合粗略估算费用结果（见表4-2-3，表4-2-4），在方案三、四中选择方案三：主副斜井不穿煤层开拓。表4-2-3主副斜井穿煤层开拓项目数量(10m)基价(元)费用(万元)费用(万元)基建费用(万元)①主井开凿表土段10.1651712.0052.54708.23基岩段122.0353732.00655.69②副井开凿表土段7.63106430.0081.21510.42基岩段79.8853732.00429.21③井底车场煤巷100.0014819.00148.19148.19④小计1366.84生产费用(万元)⑤斜井提升系数煤量(万t)提升高度(km)基价(元/t.km)20754.631.2031152.001.320.42⑥排水涌水量(m3)时间(h)服务年限(年)基价(元/t.km)9096.21500.008760.0074.170.28⑦大巷运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元/t.km)52819.461.2031152.004.0370.35⑧小计82670.30合计⑨费用(万元)84037.14百分率107.6%表格42-4主副斜井不穿煤层开拓项目数量(10m)基价(元)费用(万元)费用(万元)基建费用(万元)①主井开凿表土段9.4251712.0048.71974.25基岩段172.2553732.00925.53②副井开凿表土段9.4251712.0048.71974.25基岩段172.2553732.00925.53③井底车场煤巷100.0014819.00148.19148.19④小计2096.68生产费用(万元)⑤斜井提升系数煤量(万t)提升高度(km)基价(元/t.km)28523.291.2031152.001.820.42⑥排水涌水量(m3)时间(h)服务年限(年)基价(元/t.km)9096.21500.008760.0074.170.28⑦大巷运输系数煤量(万t)平均运距(km)基价(元/t.km)38374.901.2031152.002.9330.35⑧小计75994.41合计⑨费用(万元)78091.09百分率100%方案二和方案四比较：方案二的工业广场压煤量大大比方案四要多，而且大巷的掘进量也比方案四要大，经过以上技术分析、比较，再结合粗略估算费用结果（见表4-2-1—4-2-4），在方案二、四中选择方案四：主副斜井不穿煤层开拓。综合经济、技术和安全三方面的考虑，选取最优方案为：主副斜井不穿煤层开拓的开拓方案。4.3矿井基本巷道4.3.1井筒根据井田开拓，矿井移交时开凿3条井筒：即主斜井、副斜井、回风立井，各井筒用途、布置及装备分述如下。主斜井位于矿井工业场地，担负全矿井300万t/a的煤炭运输兼进风。井筒内装备B=1400mm胶带输送机；，装备斜井架空乘人器，负责矿井人员升降，设有一趟消防洒水管路和一趟压风管路，靠近机尾段铺设检修轨道。井口标高+1396.15m，井底标高+1283m，井筒倾角11°，斜长1816.7m。井筒断面为半圆拱形，净断面面积为15.5m2,表土层段掘进断面面积为21.7m2,基岩掘进断面面积为2.副斜井位于矿井工业场地，担负全矿的材料和设备提升。副斜井内铺设43kg/m双轨，900mm规矩，装备5m双滚筒绞车和一套慢速绞车。井筒内设有两趟排水管路，并敷设动力电缆。井筒断面形状为半圆拱形，倾角11°，净断面面积为17.8m2,表土层掘进断面面积为23.9m2,基岩掘进断面面积为3.回风立井位于井田中央，担负矿井的全部回风，井筒净直径为7m，净断面面积为38.5m2，表土层掘进断面积为52.8m2，基岩段掘进断面积4.3.2井底车场及硐室矿井为斜井开拓，煤炭由主斜井胶带输送机运至地面；物料经副斜井运至井底车场，在井底车场换装，由无轨胶轮车运到带区；少量矸石由铲斗车直接排到非通行的巷道横贯中。1.井底车场的形式和布置方式根据矿井开拓方式，主斜井、副斜井和大巷的相对位置关系，确定为折返式井底车场，副斜井、井底车场铺轨以矿车辅助运输，大巷辅助运输为无轨胶轮车，在井底车场的大巷北侧设环形换装站，以满足矿车与无轨胶轮车之间的材料调换。井底车场布如图4-3-6。2.空重车线长度井底车场空、重车线调车线长度按1.5倍列车长度考虑，一列矿车为20个车厢，采用1.5t固定箱式矿车，型号为MG1.7-9B,外形尺寸（长×宽×高）2400×1150×1150（mm），故取调车线长度为70m。换装站硐室用于材料、设备的换装，长度为80m，可同时对两套胶轮平板车进行换装，硐室内一端布置2台40m行程的10t电动葫芦桥式起重机用于物料与一般设备换装，另一端布置2台一组的20t电动葫芦桥式起重机用于支架等重型设备的换装。3.调车方式井底车场内设2台蓄电池机车（轨道），车场内的材料设备、集装箱平板车由蓄电池机车牵引，重车顶入换装站，空车返回井底车场存车线。大巷来的材料胶轮平板车直接倒入换转站一端等待换装。两翼大巷驶入井底车场的胶轮人车在存车场存放，该处同时作为上、下井人员换乘点。4.硐室井底车场硐室主要有：井底换装站、井底煤仓、主变电所、主排水泵房、消防材料库井底清理斜巷、水仓、调度室、等候室、保健室、机头硐室联络巷等。井底换装站用于材料、设备的换装，长度为70m，可同时两套胶轮平板车，硐室内一端布置2台40m行程的10t电动葫芦桥式起重机用于物料与一般设备换装；另一端布置2台一组的20t电动葫芦桥式起重机，用于支架等重型设备的换装。井底煤仓主斜井井底煤仓为一垂直圆断面煤仓，坐落于主斜井底段，煤仓直径为8.0m，有效装煤高度为24.8m，经计算煤仓容量为1800t。胶带输送机运输能力为2500t/h，主斜井输送经运输能力为1600t/h,两者之差为900t/h，故主斜井井底煤仓的设置有利于主斜井运输能力的缓解。煤仓采用上装式布置，通过检修清理斜巷清理。水仓布置及清理水仓布置在井底车场空车线的北侧，水仓开口在调车线的中部，矿井正常涌水量为500m3/h，最大涌水量为800m3/h，所需水仓的容量为：Q0=800×8=6400(m3)根据水仓的布置要求,水仓的容量为:Q=S×L (4-1)式中:Q—水仓容量，m3；S—水仓有效断面积，15.00m2;L—水仓长度，450.00m；则，Q=15.00×450.00=6750m3由上面计算得知：Q>Q0，故设计的水仓容量满足要求。水仓采用水仓清理机清理。井底车场车场巷道及硐室除煤仓、装卸载硐室等采用现浇混凝土支护外，采用锚喷支护，遇围岩破碎的地方加金属网支护。4.3.3主要开拓巷道辅助运输大巷和主运输大巷基本沿11号煤层底板布置,局部半煤岩及岩巷，巷道坡度随煤层而起伏,一般0°-5°，主运输大巷上仓段局部10°。主运输大巷铺设混凝土底板，厚度100mm，辅助运输大巷铺设混凝土底板，厚度200mm。主、辅运输大巷均为锚梁网索喷支护矩形断面，掘进宽度为6m，高为3.6m与3.8m设计掘进断面为21.6m2和22.8m辅助运输大巷和主运输大巷断面特征如图4.12和4.13。总回风大巷沿11煤层底板板掘进，布置在煤层中，为锚梁网索喷支护矩形断面，掘进宽度为