柳林鑫飞贺昌煤业有限公司（45）号煤层150万吨年毕业设计

柳林鑫飞贺昌煤业〔4、5〕号煤层150万吨年毕业设计 第一章井田概述和井田地质特征第一章井田概述和井田地质特征第一节第一节矿区概述矿区概述一、交通位置一、交通位置山西柳林鑫飞贺昌煤业位于柳林县城西北2km处的贺昌村，行政区划属柳林县柳林镇。其地理坐标为东经110°51′23″-110°53′44″，北纬37°25′30″-37°27′30″。井田东南距柳林县城2km，307国道、离军高速公路和孝柳铁路均由井田南侧通过。井田东部有公路与307国道相连，井田距307国道2km，距离军高速公路3km，距孝柳铁路穆村站3km,交通运输较为便利交通位置详见图1-1-1。二、地形地貌二、地形地貌该井田地处吕梁山区，为典型的黄土高原侵蚀地貌，地表切割强烈，黄土梁峁绵延起伏，冲沟密集而狭窄，形态多呈“V〞字形，冲沟与黄土梁、峁、垣相间分布，常见陡崖、黄土残柱及陷穴等微地貌景观。综观井田地形，总体为北高南低。井田内地形最高点位于井田西北部山梁，标高992.50m，最低点位于井田西南边界处沟谷中，标高780.00m。最大相对高差212.50m。三、矿区水文简况三、矿区水文简况该井田属黄河流域三川河水系。三川河为井田附近最大河流，它的上游是北川河、东川河和南川河，在离石交口镇集合后，称为三川河，三川河发源于吕梁山脉的最高分水岭〔分别为上顶山、骨脊山、赤坚岭〕，河流全长168km，流域面积4161km2，从本井田南面流过，在石西镇的两河口注入黄河。据井田以西的后大成水文站1956-1980年观测资料，三川河多年平均年径流量2.88亿m3，平均径流模数2.23L/s.km2，洪水期最大流量为2260m3/s。井田范围内无大的河流，只有数条近南北向的较大沟谷，平时一般无水，雨季大雨那么洪流爆发，携带大量泥沙向下游直泻，雨后流量锐减，直至干涸。黄河从井田西界外约10km处流过，河底标高610.00-650.00m，流向由北向南，据吴堡水文站1952—1977年资料，年平均流量924.4m3／s，最大流量19500m3／s。四、气象及地震情况四、气象及地震情况井田地处晋西北黄土高原，为大陆性季风气候，属暖温带半干旱地区。气温变化昼夜悬殊，四季清楚。降水量有限，多呈干旱状态。冬春两季多西北风少雪雨。而夏季雨量集中，有时出现洪水灾害。据柳林县气象局1981-1990年气象观测资料，各项气象要素特征如下:〔一〕气压12月最高,平均为928.8mb,7月份最低,为910.6mb,全年平均值920.1mb。〔二〕气温年平均气温10.5℃,1月份最低,平均为－6.9℃,极端最低气温为－21℃〔1984年12月24日〕；7月份最高，平均为24.6℃，极端最高气温达38.1℃〔1985年7月18日〕。平均值相差31.5℃。一般降至0℃时间在10月中旬，上升至0℃的时间在翌年4月中旬。〔三〕降水量及蒸发量多年平均降水量为464.2mm，历年最大降水量为577.7mm,最小为373.5mm。日最大降水量为58.1mm〔1988年6月9日〕。雨量集中于6-9月份,占全年总降水量的60％。多年平均蒸发量为1888.7mm〔4-8月蒸发量最大〕，年蒸发量最高为2171.7mm〔1988年〕，最低为1766.2mm〔2002年〕，蒸发量大于降水量。〔四〕风向及风速风向多为西北风，风速历年平均2.5m／s,最大月(3—5月)平均3.1m／s,最小月(8月)平均2.2m／s。〔五〕霜期、雪期及冻土期初霜期在10月上旬，终霜期在翌年3月底。平均无霜期194天。初雪期平均为11月下旬，终雪期为翌年3月底，一次最大积雪厚度为14.30cm,每年冰冻期在11月26日，最晚解冻为翌年4月1日。井田内最大冻土深度111cm。〔六〕地震据国家?建筑抗震设计标准?〔GB50011-2001〕，本区地震根本烈度为Ⅵ度，设计地震动峰值加速度为0.05g。据历史记载，本区及附近未发生过大地震。1829年4月(清道光九年三月)离石发生过5.25级地震，震中位置为北纬37°30′，东经111°12′。第二节井田地质特征一、勘探程度一、勘探程度二、井田所属的位置二、井田所属的位置1、区域地层本井田位于鄂尔多斯聚煤盆地东缘的河东煤田中段离柳矿区内。区域地层见表1-2-1。2、区域构造河东煤田属鄂尔多斯盆地东部边缘，按地质力学观点，本煤田为祁吕贺山字型构造脊柱东侧盾地与东翼内带之间一沉积煤盆地，由于受各时期构造运动的影响，形态比拟复杂，而东翼以北北东向的新华夏系构造为主。离柳矿区位于河东煤田中部，根本上是一向西倾斜的单斜构造，东部发育大的宽缓褶曲，成为矿区控制性构造。褶曲自东而西有离石—中阳向斜、王家会背斜、三交—柳林单斜，其间伴生有炭窑沟、朱家店、湍水头等较大断层。王家会背斜由于隆起部位遭受长期剥蚀，其上含煤地层不复存在，而背斜东局部离出离石煤盆地。离柳矿区以北和以南，构造应力较为强烈，发育了汉高山断层带和紫荆山断层带。而中部产生了离石鼻状构造，本构造以离石—聚财塔一线为转折线，形成了一个弧顶向西突出的弧状褶曲。这个弧状褶曲在三交、柳林区表现明显，在转折线以北的三交区，地层走向由北东转向北北东至南北向，而转折线以南的柳林区，那么由南北转向北北西至北西。在鼻轴(转折线)部位由于张力作用产生了一个东西向的张性断裂带，即聚财塔断层和聚财塔南断层组成的地堑构造，落差130-255m。3．岩浆岩本区未发现有岩浆侵入体，无岩浆岩分布。表1-2-1区域地层简表表1-2-1区域地层简表地层单位厚度(m)岩性描述界系统组代号新生界第四系全新统Q40-24冲积层,由亚砂土、砂层及砾石层组成上更新统马兰组Q3m0-58浅黄色，黄土状亚粘土及亚砂土。含大孔隙，局部夹砂砾层及其透镜体。常组成二级阶地及其丘陵顶部覆盖黄土地貌中更新统离石组Q2l0-140红黄、浅红棕色黄土状亚砂土。夹红综色古土壤层，其下可见钙质结核层，底部夹有薄透镜状砾石层，砾石万分单一，以灰岩为主。垂直节理发育。上第三系上新统保德组N2b0-122底部为灰白、浅红色砾岩，砾石成分为片麻岩、石英砂岩、石灰岩组成，砾径5-10m，钙质胶结，上部为紫红色及棕红色粘土及砂质粘土，夹薄砾石层及钙质结核中生界三叠系中统铜川组T2t221-341下部为灰绿、灰黄及灰红色长石-石英砂岩为主，夹薄层泥岩，砂岩含磁铁矿条带、钙质结核等，上部由灰红色厚层状中细粒长石石英砂岩为主，夹泥岩及1-2层凝灰岩二马营组T2er429-519中上段由紫红、灰红色长石-石英砂岩及薄层泥岩、砂质泥岩组成。下段为灰绿色厚层中粒长石石英砂岩夹泥岩及砾石透镜体，顶部为紫红色砂质泥岩下统和尚沟组T1h92-167紫红、砖红色砂质泥岩、泥岩夹浅红色细砂岩，局部含数层钙质结核或透镜状淡水灰岩层刘家沟组T1l330-485淡红、砖红色细粒薄板状长石-石英砂岩夹薄层紫红色砂质泥岩，砂岩中含泥质包裹体，具大型交错层理，细砾岩中见有淡水灰岩层古生界二叠系上统石千峰组P2sh99.5-224以砖红、鲜红色砂质泥岩、泥岩为主，下部砂岩发育，上部以细碎岩为主，夹透镜状淡水灰岩上石盒子组P2s350-508下段以灰绿色砂岩为主，中段为紫红色、灰绿色砂质泥岩、粉砂岩与紫色泥岩互层；上段为紫色、葡萄紫色、蓝灰色砂质泥岩、泥岩，夹薄层浅色长石泥岩下统下石盒子组P1x60-116灰-灰绿色砂岩、灰色泥岩及煤线组成，底部含煤线数层，上段为灰绿色中厚层状砂岩，夹砂质泥岩及炭质泥岩山西组P1s33-78灰白-深灰色砂岩，灰黑色泥岩及煤层组成，含2-5层煤，其中4层煤可采或局部可采，主要含煤地层之一石炭系上统太原组C3t60-127由灰白色砂岩、灰黑色泥岩、石灰岩及煤层组成，含灰岩5-6层，煤层5-7层，可采煤层2-4层。主要含煤地层之一中统本溪组C2b14-48由铁铝岩、粘土泥岩及泥岩、砂岩组成，底部为山西式铁矿或黄铁矿及G层铝土矿，向上为泥岩段，夹薄层砂岩及煤线古生界奥陶系中统峰峰组O2f46-138浅灰-深灰色中厚层状石灰岩，角砾状泥灰岩为主，夹层状、脉状、纤维状隐晶质石膏，石膏带多赋存于中下部上马家沟组O2s122-383底部为泥灰岩，局部含角砾，其上主要为灰岩及白云质泥灰岩与豹皮状灰岩互层下马家沟组O2x48-263底部为黄褐色中厚层状石英砂岩及黄绿色钙质泥岩、泥灰岩，其上为灰岩，夹薄层泥灰岩及白云质灰岩下统冶里-亮甲山组O1y-O1l46-12129-45底部为黄绿色泥岩与竹叶状白云岩互层，泥岩一般为2-3层，其上为燧石结核、白云岩和泥质白云岩，泥岩中含山西朝鲜早化石寒武系上统凤山组∈3f55-110底部为泥质白云岩，向上为厚层白云岩、泥岩及泥质条带白云岩，白云岩层位稳定，质纯，含五湖嘴虫及索克虫化石长山组∈3ch3-44灰紫色竹叶状灰岩，夹薄层灰岩，汉高山-带相变为白云质灰岩，含王冠头虫化石崮山组∈3g7-40黄绿色、灰紫色泥岩，泥质条带灰岩和竹叶状灰岩元古界震旦系汉高山组Zch18-350下部为紫红色砾岩及灰黄色砂岩，上部为紫红色砂质泥岩、泥岩夹砂岩，靠下部夹一层1.2m厚的安山质凝灰岩，含孢粉黑茶山组Ptlhc＞1080由变质砾岩及肉红色、灰紫色含砾长石石英岩等岩石组成，砾岩中砾径大小悬殊，一般2-60mm野鸡山群白龙山组Ptlb660变基性火山岩，由斑状、气孔状斜长石角闪岩、角闪变粒岩及千枚岩组成青杨树湾组Ptlq260-1002下部为变质砾岩，含砾石英岩及石英岩等变质粗粒碎屑岩，中部为浅红色条带状石英岩状角闪变粒岩，上部为灰黑色条纹、条带状钙质黑云母千枚岩，夹钙质石英岩及1-2层变基性火山岩太古吕梁山群Arzll4835-13035以变质酸性、基性火山岩为主，中部夹有泥质为主的变质沉积岩〔石英岩、千枚岩、大理岩〕，顶部为巨厚层状的大理岩界界河口群Arzjh2500-12410以云母片岩、云母变粒岩为主，夹各种大理岩，黑云母斜长片麻岩及斜长角闪岩，经受混合化作用较强烈4、井田地质层位的概述井田位于河东煤田中段，离柳矿区中西部边缘，井田内地表大部为黄土覆盖，根据钻孔揭露情况，井田范围内沉积地层由下而上依次为：〔1〕奥陶系中统上马家沟组〔O2s〕埋藏于井田深部，岩性为深灰色，厚层石灰岩、泥灰岩、白云质灰岩，中上部岩溶裂隙发育。据邻区资料，本组地层厚度约220m左右。〔2〕奥陶系中统峰峰组〔O2f〕埋藏于井田深部，地层厚度大于100m，岩性底部多为角砾状石灰岩，中下部为泥灰岩、灰岩、含脉状纤维质石膏或层状隐晶质石膏3-5层。上部为中厚层石灰岩，夹有薄层角砾状泥灰岩、泥岩。(3)石炭系中统本溪组〔C2b〕平行不整合于下伏奥陶系灰岩之上。底部为鸡窝状山西式铁矿和浅灰色铝土岩，即铁铝层段。之上为深灰色泥岩、砂质泥岩夹泥岩、粉砂岩、和2-3层不稳定石灰岩及1-2层薄煤线。本组厚度15.24-41.63m，平均28.91m左右。(4)石炭系上统太原组〔C3t〕连续沉积于本溪组之上，为井田内主要含煤地层之一，地层厚度68.72-119.08m，平均88.83m，岩性为灰-灰白色砂岩，深灰色泥岩、砂质泥岩间夹4-7层煤层，其中8号煤层为井田主要可采煤层。自下而上发育的L1、L2〔L1、L2多合并为一层〕、L3、L4、L5石灰岩中L1+2、L3层位稳定，为良好的标志层，L3、L4灰岩那么不稳定，局部钻孔中缺失。本组底部以一层灰白色中细粒石英砂岩〔K1〕与本溪组分界。(5)二叠系下统山西组〔P1s〕井田主要含煤地层之一，与下伏太原组呈连续沉积，地层厚度34.69-55.23m，平均41.78m。岩性由深灰-灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩和3-5层煤层组成，其中4、5号煤层为主要可采煤层，底局部界砂岩〔K3〕为一层灰白色中细粒砂岩。(6)二叠系下统下石盒子组〔P1x〕连续沉积于山西组之上，岩性为灰-灰绿色砂岩夹深灰色粉砂岩、泥岩、砂质泥岩，下部偶夹1-2层煤线，顶部有一层浅灰、紫红斑杂色铝质泥岩，俗称：桃花泥岩，为良好辅助标志层。底部以一层灰绿色中粗粒砂岩〔K4〕与山西组分界。本组厚度80.21-100.54m，平均86.92m。(7)二叠系上统上石盒子组〔P2s〕与下盒子组呈连续沉积，全组厚度410m左右，井田内仅残留中下部层段，其厚度为20.62-190.00m，平均为100.54m。岩性为灰白-黄绿色砂岩夹灰、灰绿、紫红色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩。(8)上第三系上新统(N2)岩性由棕红色粘土、亚粘土组成，含有钙质结核。与下伏基岩呈角度不整合接触。厚度0-65.00m，平均25.00m。(9)第四系中、上更新统〔Q2+3〕广泛分布于井田内，上部为第四系上更新统黄色亚砂土，下部为中更新统浅红、红黄色亚粘土，垂直节理发育，厚度0-100.00m，平均50.00m。见井田综合地质柱状图1-2-2四、主要地质构造的形式及分布、冲基层厚度及地层的移动角四、主要地质构造的形式及分布、冲基层厚度及地层的移动角井田位于河东煤田中段，区域构造位置处于吕梁山复背斜之次级构造王家会背斜西翼，受其影响井田范围总体呈一走向北北西至北西，倾向南西的单斜构造，局部略有次级起伏。地层倾角平缓，为3o-10o左右，井田内未发现断层、陷落柱等其他构造现象，亦未发现岩浆侵入现象。井田总体构造属简单类型。第三节煤层的埋藏特征第三节煤层的埋藏特征一、含煤地层一、含煤地层井田内主要含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。此外，在本溪组和下石盒子组也含有少量不稳定的薄煤层和煤线。现将井田主要含煤地层表达如下：1、太原组〔C3t〕为一套海陆交互相含煤地层，平均厚度88.83m左右，根据岩性岩相组合特征，自下而上可分为三段：〔1〕晋祠段由K1砂岩底至10号煤层底，厚度28.00m左右，岩性以深灰色泥岩、砂质泥岩为主，夹有灰色中、细、粉砂岩和一层不稳定的10号煤层，底部K1砂岩为一层中-细粒石英砂岩，成分以石英和石英质岩屑为主，硅质泥质胶结，磨圆度较好，分选中等，垂向上呈正序列，发育有板状交错层理。不稳定，厚度变化大，平均厚度为5.00m。本段泥质岩类成分主要为高岭石，次为伊利石、低开石及锂云母等，常见陆源石英、长石及岩屑等混入物。顶部泥岩中富含球粒状菱铁矿。本段为一套海退的泻湖、障壁岛体系沉积，其间有过一次范围不广的泥沼环境，沉积了一层不稳定的薄煤层。〔2〕毛儿沟段由10号煤层底至L3灰岩顶，厚度23.00m左右。岩性由深灰色泥岩、砂质泥岩间3层石灰岩〔L1、L2、L3，井田内大多合并为一层〕和2-3层煤层〔8号、9号、10号〕组成，为本组主要含煤段，其中8号煤层为井田主要可采煤层。本段所含3层灰岩中，L1灰岩为泥晶泥质灰岩。含腕足类、苔藓类、瓣鳃类等化石。L2灰岩为生物泥晶泥质灰岩，基质中含有少量硅质，化石呈片状，种类有腕足、棘皮动物等。L3灰岩为泥晶生物含泥灰岩，生物化石有苔藓、腕足类、棘皮动物等。所含砂岩以中细粒为主，具交错层理，垂向上以反粒序为主，碎屑成分以石英、燧石、岩屑为主，泥质胶结，磨圆、分选较好。本段泥质岩成分主要为高岭石、石英和云母，含少量菱铁矿结核。该段属湖坪体系沉积，三次海退海进分别形成了砂坪、泥坪、沼泽和泥岩及碳酸盐岩台地沉积环境，沉积了普遍发育的L1、L2、和L3三层灰岩和8号稳定可采煤层，其中由于前二次海侵间隙较短，只局部出现了其间海退期的泥坪沉积，大部地区那么三次海侵叠加，形成历时较长的碳酸盐台地环境，沉积了较厚的灰岩地层。〔3〕东大窑段由L3灰岩顶至K3砂岩底，厚度29.00m左右，岩性由深灰色泥岩、砂质泥岩，2层石灰岩〔L4、L5〕和2层煤层〔6上、6、7号〕组成。所含砂岩以中细粒为主，发育大型交错层理磨圆、分选较好，成分以石英、长石及岩屑为主，泥质胶结。所含泥质岩成分以高岭石、石英云母为主。本段亦属潮坪体系沉积，两次海退海进分别经历了由潮间坪-泥炭坪环境的演变过程。由于泥炭坪环境相对稳定性差，致沉积煤层多不可采。2、山西组〔P1s〕为一套陆相碎屑岩含煤地层，平均厚度41.78m。岩性主要由深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩间3-4层中、细粒砂岩和3-5层煤层组成。所含煤层中；下部4号、5号煤层为主要可采煤层。中上部沉积煤层大都不可采。本组所含砂岩多以中细粒为主，成分以石英、长石和岩屑为主，有时含煤屑。砂粒磨圆、分选中等，交错层理发育，有时有冲刷下伏地层现象。该组所含泥岩多具水平层理，局部富含植物茎叶化石。本组属三角洲体系沉积，随着晚石炭世最后一次海侵的结束，早二叠世早期，井田一带逐渐过渡为三角洲沉积环境，而三角洲沼泽化就成为山西组主要煤层堆积的良好根底，故而沉积了井田主要可采的4、5号煤层。3、含煤性该井田含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。山西组平均厚度41.78m，含1、2、3、4、5号煤层，其中4、5号煤层为可采煤层。煤层平均总厚8.76m，含煤系数20.97%；可采煤层厚7.95m，可采含煤系数19.03%。太原组平均厚度88.83m，含6上、6、7、8、9、10号煤层，其中8号煤层为稳定可采煤层。10号煤层为局部可采煤层。煤层平均总厚5.91m，含煤系数6.65%；可采煤层厚4.64m，可采含煤系数5.22%。煤系地层总厚130.61m，含煤总厚14.67m，含煤系数11.23%；可采煤层厚12.59m，可采含煤系数9.64%。二、可采煤层二、可采煤层该井田可采煤层有4、5号煤层，其特征见表1-3-1。表1-3-1可采煤层特征表表1-3-1可采煤层特征表地层煤层厚度最小-最大平均〔m〕层间距最小-最大平均〔m〕结构〔夹矸数〕稳定性可采性顶底板岩性顶板底板52.97-4.193.58简单-复杂0-6稳定赋煤区可采泥岩砂质泥岩砂岩泥岩砂质泥岩39.86-51.2646.701、4号煤层位于山西组下部，下距5号煤层2.853m，平均3.19m。煤层厚度4.16-4.85m，平均4.37m。煤层结构较简单，一般不含夹矸，局部含1-2层夹矸，偶见4层夹矸，井田东部该煤层被剥蚀，赋存区均达可采。煤层直接顶板为泥岩和中细砂岩，底板为泥岩，细砂岩、砂质泥岩。井田内该煤层已被大片开采。2、5号煤层位于山西组底部，下距K3砂岩3.50m左右。煤层厚度2.97-4.19m，平均3.58m。煤层结构大部简单，不含夹矸和有时含1层夹矸，局部结构复杂，含3-6层夹矸。井田东部该煤层被剥蚀，井田内赋存区均达可采。煤层直接顶板大多为泥岩，局部为砂质泥岩、细砂岩，底板多为泥岩、砂质泥岩。三、煤层围岩性质三、煤层围岩性质〔一〕煤层顶底板岩石工程地质特征5号煤层直接顶板为石灰岩，厚6.00-10.00m左右，易管理，属Ⅲ-Ⅳ类顶板。有时含薄层泥岩伪顶。底板大部为泥岩或砂岩。局部为炭质泥岩、铝质泥岩。据?山西省河东煤田离柳矿区沙曲井田勘探〔精查〕地质报告?及相邻柳林煤矿井下采样进行煤层顶底板岩石力学性质试验，各可采煤层顶底板岩石物理力学性质试验结果见表1-3-2，灰岩强度最大，其次为中、细砂岩、砂质泥岩，泥岩、炭质泥岩强度最小。表1-3-2各可采煤层顶底板岩石物理力学性质试验成果表表1-3-2各可采煤层顶底板岩石物理力学性质试验成果表煤层岩性单向抗压度最小-最大平均(MPa)36.3-118.3单向抗拉度最小-最大平均(MPa)2.7-4.0抗剪强度内摩擦角凝聚力系数5顶板石灰岩7.0MPa-10.0MPa底板泥岩、中砂岩27.4-34.41.0-1.673.4MPa-5.2MPa四、煤的性质及品种四、煤的性质及品种1、煤的物理性质各煤层煤的物理性质根本相同，颜色为黑色、黑灰色，条痕为黑色至灰黑色，以玻璃及强玻璃光泽为主，少数分层呈油脂光泽，内生裂隙普遍发育，断口为贝壳状、参差状和阶梯状。各煤层为中变质煤，硬度小，脆度大。主要可采煤层一般含夹矸0-3层，属简单-中等结构。夹矸多为泥岩，炭质泥岩为主，伴生黄铁矿及菱铁质结核。2、化学性质和工艺性能1〕化学性质5号煤层水分〔Mad〕:原煤：0.46%-0.81%，平均0.64%；浮煤：0.33%-0.80%，平均0.62%。灰分〔Ad〕：原煤：9.51%-38.66%，平均26.84%；浮煤：5.62%-14.32%，平均9.29%。挥发分〔Vdaf〕：原煤：22.27%-26.82%，平均23.59%；浮煤：20.41%-24.48%，平均21.95%。硫分〔St，d〕：原煤：0.46%-1.53%，平均0.91%；浮煤：0.55%-0.81%，平均0.72%。磷含量〔Pd〕：原煤：0.008%-0.017%，平均0.0125%；发热量(Qgr,d〕:原煤：24.40MJ/kg；浮煤：33.28-36.85MJ/kg，平均35.90MJ/kg。粘结指数〔GR·I〕：浮煤：82-91.7，平均87.0。焦渣特征〔CRC〕:6胶质层最大厚度〔Y〕：10.7-19.0mm，平均15.3mm。煤类为焦煤，洗选后作为炼焦用煤为特低灰-高灰以中灰、低灰为主、低硫-中低硫、特低磷-低磷、中等热值煤。2〕工艺性能〔1〕煤的粘结性井田5号煤层粘结指数〔GR·I〕平均87.0，胶质层最大厚度Y值平均15.3mm，均属强粘结性煤。〔2〕灰熔融性据相邻三交区详查报告资料，各可采煤层的转化温度〔ST〕均大于1460℃，为难熔灰分煤。〔3〕煤对二氧化碳的反响性参考三交区详查报告资料，5号煤的化学活性较好，在1100℃时，复原率依次为31.00%。〔4〕单独铁箱试验、小焦炉试验1959年柳林精查在屈家沟长盛窑5号煤层采取铁箱样，同年于光明窑采5号煤铁箱样，1989、1991年青龙城详查勘探时于庄上煤矿、屈家沟煤矿采4试验样。经北京钢铁工业综合研究所试验〔见表1-3-3〕，试验结果M40大于76%，M10小于9%，均符合Ⅱ级冶金焦标准，各煤层粘结性能好，结焦性优良。表1-3-3单独铁箱试验、小焦炉试验成果表表1-3-3单独铁箱试验、小焦炉试验成果表采样地点煤层装炉煤工业分析〔%〕焦炭工业分析〔%〕M40(%)M10(%)Y(mm)GAdSt,dVdafAdSt,dVdaf光明窑510.130.4123.506520屈家沟长盛窑53、瓦斯、煤尘及煤的自燃7.050.5380.46.21〕瓦斯根据山西省煤炭工业局晋煤安发［2021］88号文件和吕梁市煤炭工业局吕煤安字［2021］540号文件批复，2021年矿井瓦斯等级鉴定结果见表1-3-4。表1-3-42021年矿井瓦斯瓦斯等级鉴定结果表表1-3-42021年矿井瓦斯瓦斯等级鉴定结果表煤矿开采煤层瓦斯二氧化碳鉴定等级绝对涌出量(m3/min)相对涌出量(m3/t)绝对涌出量(m3/min)相对涌出量(m3/t)519.29110.740.270.78高瓦斯从上表看出，井田5号煤层均属高瓦斯矿井。另据原贺昌煤矿和刘家焉头煤矿2021年12月委托煤炭科学研究总院抚顺分院采用分源预测法进行矿井瓦斯涌水量预测，预测结论为：贺昌煤矿5号煤层瓦斯含量为7.10-8.72m3/min，预测当矿井产煤量为300kt/a时，矿井平均绝对瓦斯涌出量为12.15m3/min，相对瓦斯涌出量为22.13m3/t，为高瓦斯矿井。因此在今后的生产过程中，应严格按照高瓦斯矿井管理生产，加强瓦斯的监测预报和通风管理工作，预防瓦斯聚集，同时杜绝明火，严格遵守〞煤矿平安规程〞，以确保平安生产。2〕煤尘2006年5月11日和2021年3月3日采取5号煤层样，2021年10月20日采取5煤层样委托有关单位进行了煤尘爆炸性试，试验结果见表1-3-5。根据试验结果，井田4、5号煤层均具有煤尘爆炸性。表1-3-5煤尘爆炸性试验结果表表1-3-5煤尘爆炸性试验结果表煤尘爆炸试验采样地点贺昌煤矿煤层试验单位山西省煤炭地质研究所试验时间火焰长度(mm)加岩粉量(%)有无爆炸性贺昌煤矿51045有山西省煤炭地质研究所2006.6.3因此在生产过程中要加强洒水除尘和通风管理工作，以防止煤尘爆炸事故的发生。3〕煤的自燃上述分别采取4、5号煤层样进行煤尘爆炸性试验的同时，还进行了煤的自然倾向性试验，试验结果见表1-3-6。表1-3-6煤的自燃倾向性试验结果表表1-3-6煤的自燃倾向性试验结果表采样地点煤层自燃倾向性试验试验单位试验时间煤的吸氧量(cm3/g)自燃倾向性等级自然倾向性贺昌煤矿根据试验结果，井田5号煤层属自燃煤层。50.70Ⅱ自燃山西煤矿设备平安技术检测中心2021.3.350.67Ⅱ自燃2021.5.27因此在今后的生产中要尽量减少浮煤，对废弃巷道全部密闭，认真调查地面裂缝，并进行填堵。据了解，整合前各煤矿开采生产中均未发生煤层自燃事故，井下无火区分布。第四节水文地质第四节水文地质一、地表水一、地表水该井田内无大的地表河流，仅几条较大沟谷中有微小溪流水通过，向南汇入三川河，三川河向西南排向黄河。二、含水层二、含水层1、奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层奥陶系地层在井田内全部被覆盖，据井田西部原刘家焉头煤矿水源井资料，奥灰含水层段主要为上马家沟组中上部，岩溶裂隙较发育，为奥灰主要含水层段，上部峰峰组岩溶裂隙发育差，富水性弱，经抽水试验,上马家沟组单位涌水量为1.36L/s·m，水位标高795.15m，水质为HCO3·SO4-Ca·Mg型。另据井田北侧相邻贾家沟煤矿水源井抽水试验，单位涌水量为20.58L/s·m，水位标高796.62m，水质类型为HCO3·Cl-Na·Mg型。由上求得井田附近奥灰水力坡度为0.89m‰，据此推测本为井田内奥灰水位标高约为792.5-796.0m。2、石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层井田内被覆盖，该含水层由3-5层石灰岩组成，平均总厚度20m左右，石灰岩局部岩溶裂隙较发育，钻孔钻至石灰岩时，有时冲洗液消耗量有一定增加，岩芯中有时见有小溶孔。据井田东部7-5号水文孔抽水试验结果，太原组含水层单位涌水量0.042L/s.m，渗透系数0.1767m/d，水位标高801.71m，属弱富水性含水层。3、二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层该含水层以中粗粒砂岩为主，平均厚度11m左右，含水层裂隙发育差，富水性较弱，在补给条件较好的地段富水性较好。据井田北侧3km处2-6号水文孔对山西组和上下石盒子组混合抽水资料，单位涌水量为0.000532/s.m，渗透系数为0.0006956m/d，水位标高841.03m，属弱富水含水层。4、二叠系上下石盒子组砂岩裂隙含水层井田西部有少量出露，含水层主要为中粗粒砂岩，厚度为14m左右。据井田北侧3km处2-6号水文孔对山西组和上下石盒子组混合抽水试验结果，该含水层属弱富水含水层。5、上第三系、第四系孔隙含水层上第三系上新统在沟谷中有小片出露，含水层主要为底砾岩，厚度不稳定，单井出水量小于5m3/d，富水性弱。第四系中上更新统广泛分布于井田内，其含水层补给条件不好，连续性差，单井出水量小于10m3/d，季节性变化大。三、含水层补、径、排条件三、含水层补、径、排条件井田奥陶系灰岩水属区域岩溶水的径流区，岩溶水流经井田向东南排出边界，至柳林泉，井田距柳林泉排泄区较近，水力坡度小。石炭系和二叠系灰岩、砂岩裂隙含水层在裸露区接受大气降水补给后，沿岩层倾斜方向运移，上部石盒子组含水层中以泉的形式排泄，下部含水层中水那么顺岩层倾向运移，流出井田外，矿坑排水是其主要排泄途径。四、周围矿井对井田水文地质条件影响四、周围矿井对井田水文地质条件影响本井田主要水害是采空区古空区积水，周围各煤矿分别对5号煤层进行了开采，在古空区低洼处有一定积水。经本次调查，5号煤层分布古空积水区1处，积水量9933m3。上部煤层采空〔古空〕区积水将对下部煤层开采形成充水威胁。五、充水因素分析五、充水因素分析1、大气降水和地表水体本区年降水量为373.5mm-577.7mm，属于干旱地区，本井田内无常年性地表河流，仅雨季沟谷中有短暂洪水排泄，井田地形坡度较陡，大面积黄土覆盖，植被不发育，有利于自然排水，入渗补给地下水条件差，只在基岩露头的沟谷中有少量的入渗，对于山西组砂岩含水层，由于其上有较多隔水层分布，接受大气降水的直接补给很少。该矿主副井口均位于沟内，工业广场附近沟谷已填平，广场下留设有排洪函洞，雨季洪水均经排洪函洞排出井田，洪水对矿井生产影响不大。总之，大气降水和地表水体对矿井充水影响微小。2、顶板裂隙水本矿批采5号煤层，5号煤层直接充水含水层为太原组岩溶裂隙含水层，属弱富水含水层，根据各煤矿开采情况，井下顶板淋水均很小，顶板裂隙水对矿井生产影响不大。3、深部奥灰水该井田4号煤层底板大部地段位于奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层水位之下。8号煤层那么全部位于奥灰水位标高之下，根据奥灰突水系数计算结果评价奥灰岩溶水对井田开采各煤层的影响。突水系数计算公式：SPMT=P=〔H0-H1+M〕×0.0098式中：Ts—突水系数，MPa/m；P—隔水层底板承受的静水压力，MPa；M—底板隔水层厚度，m；H1—煤层底板最低标高；H0—奥灰岩溶水水位标高。各煤层底板最低处为井田西南边界处〔M29号孔东侧〕，5号煤层底板标高为508m，煤层距奥灰顶面〔M〕为117m；该地段奥灰岩溶水水位标高〔H0〕=792.50m。求得该处各煤层突水系数：5号煤层Ts＝0.057MPa/m，根据“煤矿防治水规定〞，具有构造破坏的地区，平安突水系数为0.06〔MPa/m〕，无构造破坏的地区，平安突水系数为0.10〔MPa/m〕。该井田为无构造破坏地区，各煤层突水系数均小于临界突水系数0.10MPa/m，故推测奥陶系灰岩岩溶水对井田内各可采煤层突水的可能性小。4、采空区、古空区积水井田内5号煤层分布多处采空区，井田东部还分布有5号煤层古空区，另外，相邻煤矿在本井田北部边界附近也分布多处采空区、古空区，由于大都位于倾斜煤层的东部高处，其积水对井田中西部相对低处的煤层开采存在充水影响。据各煤矿开采情况，井下涌水主要为采空区渗水，水量40-230m3/d不等，对矿井生产带来一定影响。经本次调查，井田内及邻矿采空区、古空区积水情况详见表1-4-1。〔积水量估算公式为Q=K·M·F，其中Q为积水量，K为积水系数，M为采空高度，F为采空区面积〕上部煤层采空区积水对下部煤层开采的影响分析：开采5号煤层，采用全部冒落管理顶板时，根据?三下采煤规程?冒裂带最大高度计算公式可求得顶板冒落带〔H1〕、导水裂隙带〔H2〕的高度。计算公式如下：5号煤层(顶板石灰岩)11002.1M2.5M+16H?=±?2100?M8.91.2M+2.0H?=±H3=3010+ΣM式中:∑m为开采煤层累积厚度，5号煤层最大采空高度为4.42m。六、矿井涌水量六、矿井涌水量根据上述矿井涌水量预算未考虑采空区积水，考虑到5号煤层采空区和老空区积水影响，矿井涌水量考虑一定的富裕系数。因此，开采5号煤层时矿井正常涌水量80m3/h，最大涌水量100m3/h；七、供水水源七、供水水源矿井重组后主井工业场地生产和生活用水由矿井原有深水井供应，深水井水源取自奥陶系含水层，奥陶系含水层岩溶裂隙发育，富水性强，可作为矿井主井工业场地地面生产、生活永久、可靠的供水水源。副井工业场地地面生产和生活用水，由副井工业场地原有深水井供应。水质满足饮用水标准，可作为矿井副井工业场地地面生产、生活永久、可靠的供水水源。八、矿井水害及防治措施八、矿井水害及防治措施〔一〕地面防水拐点编号1980西安坐标系1954北京坐标系备注纬距(X)经距(Y)纬距(X)经距(Y)14147109.4019488484.594147158.0019488555.0024147109.4019489693.594147158.0019489764.0034147405.4119489693.594147454.0019489764.0044147405.4119490323.594147454.0019490394.0054145951.4019490669.604146000.0019490740.0064145951.4019489847.604146000.0019489918.0074145471.4019489989.604145520.0019490060.0084144684.3919488618.594144733.0019488684.0094144371.3919488629.594144420.0019488700.00104143601.3819487229.594143650.0019487300.00114146511.4019487229.584146560.0019487300.00124146511.4019488249.594146560.0019488320.00134146709.4019488279.594146758.0019488350.00开采深度：1550m-1150m井田呈不规那么多边形，井田东西宽约3.440km，南北长3.804km，井田面积7.2538km2，批准开采4-8号煤层，批准开采标高为790-465m。第二节地质储量的计算第二节地质储量的计算一、矿井地质资源/储量一、矿井地质资源/储量2021年4月山西克瑞通实业提交的?山西柳林鑫飞贺昌煤业兼并重组整合矿井地质报告?，按照?煤、泥炭地质勘查标准?，国务院函(1998)5号?关于酸雨控制区和二氧化碳污染控制区有关问题的批复?及?煤炭工业矿井设计标准?等有关文件规定，矿井资源/储量遵循以下原那么计算：1.最低可采厚度0.7m；2.煤层灰分不大于40%；最高可采硫分(St·d)3%；3.剔除夹矸以纯厚度计算储量；4.储量计算的煤层为4号、5号、8号、10号煤层；5.4号煤层为1.37t/m3，5号煤层为1.40t/m3，8号煤层1.46t/m3，10号煤层1.46t/m3。本次资源/储量估算共获得重组整合井田范围批采4、5、8号煤层保有资源/储量82370kt，其中111b储量69210kt，122b储量11480kt，333类资源量1680kt。111b储量占保有资源/储量的84%，〔111b+122b〕储量占保有资源/储量的98%。获得未批采10号煤层保有资源量〔333〕5860kt。一、矿井工业资源/储量一、矿井工业资源/储量工业资源/储量按公式〔111b〕+〔332〕+k×〔333〕计算，本井田地质条件属简单类，4、5、8号煤层赋存稳定k取0.9，10号煤层局部可采k取0.8，经计算，全矿井工业资源/储量为82200kt，详见表2-2-1。三、矿井设计储量三、矿井设计储量矿井工业储量减去设计计算的井田境界煤柱、道路、村庄煤柱等永久保护煤柱损失后的储量，计算的设计储量59590kt，详见表2-2-2。四、矿井设计可采储量四、矿井设计可采储量矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、井下主要大巷煤柱后乘以盘区回采率的储量。由于井田内煤层较多，各煤层厚度变化较大，根据?煤炭工业矿井设计标准?，厚煤层盘区回采率为75%，中厚煤层盘区回采率为80%，薄煤层盘区回采率为85%，计算的可采储量48790kt，详见表2-2-3。表2-2-1井田保有资源/储量汇总表单位：Mt表2-2-1井田保有资源/储量汇总表单位：Mt煤层号煤类资源/储量〔Mt〕(%)333122111111++bbb(%)333122111122b111b+++bb备注111b122b333现保有4JM18.690.6319.3296.796.7批采煤层5JM27.370.7428.1197.497.48JM23.1511.480.3134.9466.399.1合计69.2111.481.6882.3784.098.010JM5.865.86未批采煤层表2-2-2矿井设计储量计算表单位：Mt表2-2-2矿井设计储量计算表单位：Mt煤层编号工业资源/储量111b+122b+333×0.9〔Mt〕永久煤柱损失设计储量井田边界地面建筑构造小计5号28.041.086.9808.0619.98合计47.31.2113.6014.832.5表2-2-3矿井设计可采储量计算表单位：Mt表2-2-3矿井设计可采储量计算表单位：Mt煤层编号设计储量开采煤柱损失开采损失设计可采储量工业场地大巷采区、采空区边界小计5号19.980.191.340.532.063.5814.34第三章矿井工作制度及生产能力第三章矿井工作制度及生产能力第一节矿井工作制度第一节矿井工作制度根据中华人民共和国建设部和中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局2005年颁的?煤炭工业矿井设计标准?，确定矿井的工作制度为：年工作日为330d，每天三班作业，日净提升时间16h，井下四班作业，三班生产，一班检修。第二节矿井生产能力及效劳年限第二节矿井生产能力及效劳年限一、矿井设计生产能力确实定一、矿井设计生产能力确实定根据毕业要求，本次确定山西柳林鑫飞毛家庄煤业矿井设计生产能力为150万吨/年。二、矿井效劳年限二、矿井效劳年限矿井效劳年限按下式计算:8.64.1×5.175.23==ΑΚΖ=ΤΚa式中:T——效劳年限,a；Zk——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,取1.4。因本矿井5号煤层为一个水平，所以以上经计算,矿井第一水平效劳年限6.8a。第四章井田开拓第四章井田开拓第一节井田开拓方式确实定第一节井田开拓方式确实定一、井筒的位置、形式、数目及矿井通风方式：一、井筒的位置、形式、数目及矿井通风方式：确定井筒的原那么：1、确定井筒的形式、数目及其配置，合理选择井筒及工业场地的位置；2、合理地确定开采水平数目和位置；3、布置大巷及井底车场；4、确定矿井开采程序，作好开采水平的接替；5、进行矿井开拓延深，深部开拓及技术改造；6、力求简化生产系统，尽量减少井巷工程量；7、尽可能提高机械化程度，提高生产效率，实现平安高效；8、投资少，工期短，见效快。二、工业场地二、工业场地根据本矿实际，原山西柳林刘家焉头煤业工业场地和原山西庙湾煤矿工业场地位于井田边缘,交通不便,场地狭窄。原柳林县贺昌煤矿工业场地和原柳林县柳林镇贺昌新建联办煤矿工业场地,交通便利，地形比拟平坦，但受柳林县城北大街规划影响不能做为设计的主、副工业场地。综合考虑本次设计在井田