资源描述
目 录第一章 矿井概况4第一节 井田地质特征41.1.1 交通及地理位置41.1.2 地层41.1.3 含煤地层61.1.4 构造71.1.5 水文地质8第二节 煤层的埋藏特征121.2.1 煤层121.2.2 顶底板条件141.2.3 煤质、瓦斯、煤尘15第三节 井田境界与储量151.3.1 井田境界151.3.2 矿井地质资源量计算16第四节 矿井开拓181.4.1 矿井工作制度181.4.2 矿井生产能力191.4.3 矿井服务年限191.4.4 井筒概况191.4.5 井田开拓方式与工业场地选择191.4.6 盘区划分及开采顺序201.4.7 大巷布置20第二章 盘区地质特征20第一节 盘区范围202.1.1 盘区尺寸202.1.2 临近盘区开采情况及接续采区位置20第二节 盘区地质情况212.2.1 盘区地质概况212.2.2 盘区地质构造212.2.3 盘区煤层特征222.2.4 盘区内地质构造、老窑范围、煤层及水文地质条件对开采的影响222.2.5 煤质、瓦斯、煤尘242.2.6 盘区水文地质特征25第三节 盘区储量和生产能力252.3.1 采区储量计算252.3.2 采区生产能力26第三章 采煤方法及盘区巷道布置26第一节 采煤方法的选择26第二节 矿压监测273.2.1 观测内容273.2.2 观测方法27第三节 盘区巷道布置27第四节 回采工艺27第五节 盘区准备303.5.1 盘区巷道参数设计303.5.2 开采顺序303.5.3 采区准备及组织31第四章 采区运输、防排水与供电31第一节 采区运输31第二节 采区防排水324.2.1 采区排水324.2.2 防止水患32第三节 采区供电33第五章 采区通风与安全34第一节 采区通风系统34第二节 风量配备34第三节 安全措施355.3.1 预防瓦斯和煤尘爆炸355.3.2 防止火灾36第六章 盘区巷道规格及支护方式37第一节 盘区巷道规格37第二节 支护方式37第七章 采区设备选型及计算42第一节 采煤机的选型及验算427.1.1 采煤机选型原则427.1.2 采煤机性能参数的确定43第二节 运输机的选型44第三节 顺槽设备的选型457.3.1 顺槽转载机和破碎机457.3.2 顺槽可伸缩带式输送机45第四节 支架的计算与选型46第五节 其他设备的选型47第八章 采区主要技术经济指标47参考文献：49致 谢50第一章 矿井概况第一节 井田地质特征 1.1.1 交通及地理位置图-交 通 位 置 图 该矿井位于朔州市朔城区小平易乡杨涧村附近，其地理坐标为：东经11226521122956，北纬392435392640。距朔州市区15km，南到太原235km，北到大同130km。西南邻安赵煤矿；西邻担水沟煤矿；西北邻芦西煤矿；北邻芦家窑煤矿；东北邻小芦家窑煤矿（详见井田四邻关系示意图）。井田南北宽3.135km，东西长5.918km，面积9.313km2。1.1.2 地层区内出露的地层有新生界第四、第三系、古生界二叠系、石炭系、奥陶系。现结合井田地层由老至新分别叙述如下：（一）奥陶系（O）1、奥陶系下统亮甲山组（O11）岩性以灰、灰白色隐晶质细晶质白云岩为主，夹薄层灰岩，沿层理分布有燧石结核。本组出露在本区南部兰花口一带，出露最大厚度111.40m。2、奥陶系中统马家沟组（O2m）底部为一层厚4m左右的同生砾岩与冶里组分界。向上为泥灰岩与灰岩互层，中夹34层、12m灰绿色铝土泥岩。中、上部为灰、灰黄色细晶质石灰岩，质纯，致密，坚硬，厚层状构造，溶洞发育。全组厚约264.05m，本区y-4号孔揭露上部146.41。本组出露在兰花口、赵家口一带。（二）石炭系（C）1、石炭系中统本溪组（C2b）平行不整合于奥陶系中统马家沟组之上。底部在CK2号孔见有0.6m黄铁矿层，向上为814m的灰、紫等杂色土泥岩，中部为深灰色岩和砂岩，夹12层生物碎屑灰岩，上面的一层全区稳定，厚1.05.99m，一般厚3.88m，定为K1标志层。上部为深灰色砂质泥岩，夹不稳定的煤线。全组厚22.032.61，一般厚27.78m。本组出露于本区东南部。2、石炭系上统太原组（C3t）太原组下段（C3t1）从K2砂岩顶至K3砂岩底为主要含煤段。底部为一层灰色中粒砂岩，成份以石英为主，长石次之，含大量绿色矿物，钙质胶结，分选中等，次棱角状，局部层含炭质黄铁矿，厚1.2411.20m，一般厚4.97m，定为标志层K2，与本溪组分界。该层砂岩至11号煤层之间为10m左右的深灰色泥岩、粉砂岩，中夹一层厚1m左右的灰岩。本段含8、9-1、9、10、11号等五层煤，其中9-1、9、11号为主要可采煤层，11号煤层顶板为生物碎屑泥灰岩，厚0.11.54m，一般厚0.27m。各煤层之间为深灰色的中细砂岩和粉砂岩。8号煤层上部为深灰色钙质泥岩，局部相变为灰岩。全段厚48.0071.16m，一般厚59.55m，与本溪组为连续沉积。太原组上段（C3t2）底部为灰白色中砂岩，矿物成份以石英为主，长石次之，含少量绿色矿物，泥质胶结，分选中等，次棱角状，波状斜层理发育，下部可见少许泥质，粉砂质团块，含芦木化石，定为标志层K3，与下段分界。该砂岩由南向北渐薄，厚1.0026.30m，一般厚9.68m。中、上部为深灰色粉砂岩、砂质泥岩及灰白色石英砂岩，含主要可采煤层4-1及4号，在4号煤层下部为不稳定的5、6-1和6号煤层，5号煤层上部均含透镜状菱铁状菱铁矿层，该层位全区比较稳定。该段厚24.1252.14，一般厚44.94m。（三）二叠系（P）1、二叠系下统（P1）山西组（P1s）底部为一层灰白、深灰色中粗粒石英砂岩，矿物成份以石英为主，长石次之，含少量暗色矿物，泥质胶结，分选较差，次棱角状，局部含砾，厚5.5922.40m，一般厚11.70m，定为K4标志层与太原组分界。中部为深灰色砂质泥岩和粉砂岩，含不稳定之3号煤层。上部为灰色中粗粒砂岩偶夹煤线和炭质泥岩，局部为薄层粘土岩。本组厚38.9159.63m，一般厚50.19m。下石盒子组（P1x）底部为一层灰白色中粗粒石英砂岩，石英为主，长石次之，含云母片及暗色矿物，颗粒向上逐渐变粗，含砾，厚2.020.8m，一般厚14.89m，定为标志层K5与山西组分界。本级以砂岩为主，砂岩为泥质胶结，疏松，交错层理和斜层理发育，夹黄绿色砂质泥岩，上部为杂色砂质泥岩（相当于桃花泥岩）出露于本区中部。本组厚70105.42m，一般厚98.87m。2、二叠系上统（P2）上石盒子组（P2s）底部为一层灰绿色厚层状粗粒石项砂岩，有时相变为细砾岩。砾石成分为燧石，泥质胶结，疏松，分选较差，局部相变为含水量砾粗砂岩，厚约18m，定为K6标志层，与下石盒子分界。下部多为紫、黄绿色砂质泥岩，向上为杂色砂质泥岩，夹粗砂岩和细砾岩层马关河河谷两侧有广泛出露。钻孔揭露该组最大厚度为54.31m。（四）上第三系上新统（N2）下部为砾石层，砾石为石灰岩块，中夹粘土。上部为深红、褐红色粘土层，夹较多的砂砾及铁质结核。本区仅有零星出露，厚015m。（五）第四系（Q）1、中、上更新统（Q23）下部为褐黄色亚粘土，夹肾状钙质结核，上部为粉砂质亚粘土，较疏松，垂直节理发育。多分布在沟谷两侧，厚6.4245.00mm，一般厚29.93m。2、全新统（Q4）由砂土、亚砂土、砾石组成，分布于马关河、马营河河床及I、II级阶地上，厚78m。1.1.3 含煤地层井田内含煤地层为太原组及山西组。1、太原组本区内主要含煤地层。自上而下有4-1、4、5、6-1、6、8、9-1、9、10、11号煤层共10层，其中4-1、4、9-1、9、11号煤层全区发育稳定可采。地层主要由砂岩、泥岩、煤及少量泥灰岩组成，据邻区统计资料其砂岩约占31，泥岩占31，煤占36，石灰岩占1.2。根据含煤性分为两段。下段含8、9-1、9、10、11号煤层，为一套砂岩、泥岩、粉砂岩及煤组成的含煤地层，11号煤层顶板为泥灰岩，层位稳定，煤以半暗煤为主，硫含量较高；9号煤沉积厚度大，结构复杂，煤岩类型以半亮煤为主，硫含量较高，在煤层中可见透镜状黄铁矿、菱铁矿结核。上段下部为一厚层砂岩带，中厚砂岩为三角州分流河道砂坝，在其两侧洪泛盆地或支流前缘，局部地方发育了沼泽或泥岩沼泽，形成了6号煤层。上段下部含4号煤层，4号煤层在本区内有分岔合并现象，4号煤组具厚度大结构复杂，夹多层高岭石夹的特点，为发育在三角洲平原盆地上的淡水泥炭沼泽，由于决口扇的发育，洪水多次侵蚀形成泥炭沼泽，造成夹矸发育，灰份偏高。2、山西组其岩性组合特征为砂岩占48，泥岩占51，煤占0.6，砂岩所占比例明显高于太原统地层，含煤性好。3、含煤地层的划分与控制井田含煤地层划分为平朔矿区传统划法把含煤地层由下向上划为本溪组，太原组、山西组。以奥陶系灰岩侵蚀面为底，上界为K5砂岩。煤系总厚近200m。以K2砂岩、K4砂岩分别为本溪组和太原组、太原组和山西组分界砂岩。本溪组和山西组无稳定可采煤层，不再分段。根据沉积特征，将太原组分为上、下两段；上段以发育厚煤层，含菱铁矿；上段下部以粗碎屑岩为主，含煤层少；上段上部发育厚煤层，并夹泥灰岩层和含黄铁矿结核为特征。井田内含煤地层沉积特征及主要可采煤层层位稳定，标志层与测井曲线反映的物性特征均明显。所以含煤地层划分与控制可靠。1.1.4 构造1、区域构造杨涧煤矿位于宁武煤田北端，平朔矿区东部。平朔矿区北与大同煤田以洪涛山背斜相隔，其东、北、西出露奥陶系灰岩，构成三面环山的低山丘陵，周边出露或隐伏为层露头线，形成天然的赋煤边界；南部边界为近东西向的担水沟断层所切，其南端下降盘为朔县（平原）矿区，以北北西向的马关河向斜为主体的构造格架，该向斜伴有北东及北东东轴向与其平行或斜交的褶曲，自北而南依次发育平鲁城向斜、二铺向斜、卢子沟背斜、太西向斜、下窑子向斜。这些褶曲的两翼地层倾角平缓，一般在10以下。矿区内断层较少，大多为北东走向延展的正断层，如堡子沟断层，羊圈断层；矿区南侧歇马关逆断层呈北北东向。安家岭逆断层断距3050m，为北东向横贯矿区中南部的主要断层。矿区南界的担水沟断层在西走向N70E，以东折为N70W，南侧下降之正断层，断距200300m，系由2条平行较大断层及走向相近的较小断层组成的台阶式断层。矿区构造总的以宽缓向背斜褶曲为主，断层较少。南部靠近边缘部分，由于受担水边界正断层影响，次一级近东西向中、小型断裂较为发育，其中又以西部峙峪区断裂构造更为发育。2、井田构造井田位于宁武向斜北端之东翼。区内构造主要受宁武向斜及本区南部担水沟断层控制，岩层走向大致为北西向，倾向南西，倾角除东部煤层露头线附近较大外，一般均在15以下。区内钻孔揭露有三组方向的小断层，走向NW、NE，数量较多，详见断层统计表（表1-1-1）。表1-1-1 断层统计表序号位 置性质走向倾向落差倾角延伸长度为(m)F2向南峰梁西正NESE1988450F4矿区北中部逆NESE14652000F5向南峰梁西正NWNE660650F9矿区西中部正NENW10801200F11矿区西部正NENW670750F12矿区西部正NENW10601225F13矿区东部正NWNE573225F18矿区南部正SW865250F19矿区南东部正NWNE14.0665650F23矿区北中部正NESE355320F24矿区北中部正NESE555320井田内未发现大的陷落柱。由于采空区面积较大，地表塌陷、裂隙较为严重。虽然揭露断层较多，但对开采影响不大，应加强矿山地质灾害整治措施。综上，本井田的构造复杂程度为一类简单。1.1.5 水文地质1、区域水文地质简况平朔矿区是山西省降水量较少的干旱地区之一。19571984年多年平均降水量为433mm，干旱指数达3.46。本区为黄土丘陵区，地形侵蚀切割强烈，沟谷发育，黄土层的底部多为上新统相红色粘土沉积，有一定的隔水作用，影响大气降水的渗入。沟谷多切割到石盒子组基岩，有排泄地下水的作用，芦子沟背斜轴部黄土覆盖层较薄，基岩埋藏浅，裂隙发育，接受大气降水补给条件好。本区处于马关向斜（有称宁型向斜或大同向斜）东翼向南倾斜的向斜构造，石炭、二叠系基岩顶板裂隙地下水的补给区位于北部及东部的基岩层浅埋藏区，北部的大沙沟和东部的马营部（源子河）洪水线低于本区煤层露头线，基岩裂隙水汇水面积有限，因此本区基岩裂隙水补给量较少，山西组及上、下石盒子组基岩裂隙水在露头地区接受补给后，向马关向斜部位汇水径流过程中，沿途在沟谷中有部分泉流排泄，在王货郎沟以西、王高登以南、马关向斜以东地区基岩裂隙水逐渐由潜水向承压自流水过渡，最后向朔县平原排泄。上述因素决定了本区石炭、二叠系基岩裂隙水含水层的补给条件差，水文地质条件简单，但应注意北部及东部煤层浅埋藏区的老窑集水对矿井的灌入。本区位于神头岩溶泉域奥陶系、寒武系岩溶地下水的马营强径流带之间，神头泉群出露水位标高为+1058.2+1063.4m，据1956年以来观察结果，年平均流量7.648m3/s。马关河东区奥灰岩溶地下水位高为+1055.79+1065.24m。地下水从东北和西北两个方向汇向神头泉，岩溶普遍发育，富水型为中等至极强，水质优良。奥陶系灰岩为本区南部靠近马关向斜轴部地带太原组9号和11号煤层开采的底板突出含水层组。2、矿井充水条件1）井田地表水体及河流井田内地表河流不发育，各沟谷平时基本干枯无水，唯雨季时才汇集洪水。本区河流为桑干河支流，属海河水系，主要有马关河、马营河，均为季节性小河，一般干涸无水，雨后有洪水流泄。2）井田含水层（1）第四系冲洪积层含水层分布在河床中，由砂、砾石组成。马营河冲洪积层中的地下水向下伏奥陶系灰岩地层漏失，故平时无水。马关河冲击层中的地下水由两岸基岩渗出水及地表水补给，水量较丰富。（2）上石盒子组（P2s）含水层组分布较广，含水层组由中粗粒厚层砂岩组成，胶结疏松。该组出露泉水较多，一般为小泉，流量为0.0140.681/s，探至本组地层时，钻孔经常露水。水化学类型为HCO3C1MgCa至HCO3NaCa型水，矿化度0.230.36g/1，PH=7.57.7，总硬度为7.8513德国度。（3）下石盒子组（P1x）含水组地表出露较广，为基岩风化壳的主要组成层位。含水层组由24层中、粗粒砂岩组成，总厚2642m。含水较弱，据杨涧矿井下生产实践证明，该含水层向矿井充水不大。地表出露泉水4个，流量在0.0140.331/s。（4）山西组（P1x）含水层组 ：由二层含砾中、粗粒岩组成，总厚度为530m，上层为局部含水层，下层为4号煤层直接顶板。在y4与y5号孔均见涌水，据y4号孔简易放水实验测得静止水位标高为1144.97m，高出地表9.47m，单位涌水量为0.23L/m.s，渗透系数K=29.80m/d。据y-4号孔取样分析，水质为SO3-HCO3-Ca-Mg型水，矿化度为1.737g/L，SO4含量达927.2mg/L，PH=7.0，硬度为68.6德国度。下石盒子组和山西组是煤系地层上部的主要含水层，含水层均由砂岩组成，总涌水量为370m3/h。（5）太原组（C3t）含水层本组K3砂岩位于68号煤层之间，由中、粗粒砂岩组成，厚度与岩性变化较大，厚度的极值为026.7m，一般厚1020m，为较稳定的含水层，该砂岩与8号煤层顶板的钙质泥岩常构成统一的含水层组。本组地层地表出露不多，降水补给有限，在矿井下表现为含水层的疏干特征。地表见泉水两个，流量0.10.24L/s，有乳白色沉淀物，为矾水。太原组下段煤层含黄铁矿，黄铁矿（FeS2）氧化后生成FeSO47H2O故在杨涧矿井下为强酸性水。该水化学类型为SO4-CaMg型。SO4含量达3548.4mg/1，矿化度为5.27g/1，PH=2.8，总硬度为248.46德国度。随着硫酸亚铁（FeSO4）的不断氧化，硫酸亚铁生成硫酸铁（Fe2(SO4)3），硫酸铁水解为氢氧化铁（Fe(OH)3）逐渐失去酸性，故泉水的水质特性与矿井水质特征截然不同，如36号泉水化验结果为：HCO3SO4-CaNa型水，矿化度为0.455g/1，总硬度为16.35德国度，PH=7.3。（6）奥陶系中统马家沟组（O2m）含水层组：分布在本区外围的东、南两侧。区内探至本层上部有6个钻孔，y-4号钻孔探至146.61m，y-10号孔探至44.33m，其余各孔探至0.3114.5m。据神头泉域泉水出露标高，推测本井田内奥灰水位标高为+1062m。本组上部20100m灰岩段为第一含水层组，富水型不均一，大部分钻孔探至此层位时，水位发生突变，但都返水（见表1-1-2）。表1-1-2 部分钻孔水位变化表 孔号钻孔中的水位（m）终孔混合水位标高（m）本溪组奥陶系Y-33080+1144.9Y-4涌水15+1120.5Y-6645.1+1076.48Y-1011510+1226.31Y-11824+1217.0CK13063+1093.5全孔混合水位标高变化在：+1076.48+1226.31m。在y-4孔测得静止水位标高为+1264.31m，现在分析认为以上数字非奥灰岩溶水位。3)井田隔水层主要为本溪组，厚度22.0032.61m，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。4）矿井水文地质类型和充水因素分析（1）水文地质类型该矿现开采4、9号煤层，直接充水含水层为山西组、太原组砂岩风化裂隙含水层，属弱富水性。据该矿开采情况，整个矿井涌水量不大，4号煤矿井涌水量700m3/d，雨季最大约900m3/d；9号煤层矿井涌水量300m3/d，雨季最大约500m3/d，每天排水58h。关于奥灰水对煤层开采的影响，由于4号煤层底板标高大部分均高于奥灰水位标高+1062m，井田西部局部4号煤层底板标高低于奥灰岩溶水位，由于有相对较厚的隔水层存在，在无构造裂隙导通的区域，奥灰岩裂隙水对4号煤层开采无突水的可能性。对9、11号煤层来说，由于9号、11号煤层底板标高局部低于奥灰水位标高+1062m，由于有本溪组2232m的隔水层存在，奥灰岩溶水对9、11号开采突水可能性有多大，现利用突水系数来计算奥灰岩溶裂隙水对11号煤层开采的突水可能。式中：TS突水系数（MPa/m）；P底板承受的静水压力（Pa）；M隔水层有效厚度（m）；Cp开采破坏厚度（m），取经验值10m。井田内奥灰水位+1062m，9号煤层最低底板标高+870m，隔水层有效厚度40m；11号煤层最低底板标高+860m，隔水层有效厚度30m。由此 。由此，井田9号、11号煤层突水系数均小于正常块段临界突水系数0.15MPa/m，均大于构造破坏块段临界突水系数0.06MPa/m，说明在井田内无地质构造破坏的区域，奥灰岩溶水对井田内9号、11号煤层开采无突水的可能，在有地质构造破坏的区域，奥灰岩溶水对井田内9号、11号煤层开采有突水的可能。通过计算，9号煤层奥灰水突水危险过渡区段为煤层底板标高低于+920m，安全区段为大于+920m。11号煤层奥灰水突水危险过渡区段为煤层底板标高低于+972m，安全区段为大于+972m。综合分析，井田内4号煤层矿井水文地质类型为简单。9、11号煤层矿井水文地质类型为简单中等型。（2）矿井充水因素分析根据井田内水文地质条件和该矿目前涌水情况综合分析，本矿井充水因素主要有以下几个方面：a、顶板和井筒渗水由于煤层上覆含水层富水性不强，补给条件也不好，顶板和井筒渗水量均不大，据矿方调查，当生产能里达到450kt/a时，4号煤层矿井涌水量700m3/d，雨季最大约900m3/d；9号煤层矿井涌水量300m3/d，雨季最大约500m3/d。每天排水58h，一般不会影响矿井正常生产。b、采空区积水井田内4、9号煤层已大面积采空，在井田东南边缘煤层浅处有小窑破坏区及古空区存在，其间可能存在不同程度积水，临近古空、采空区开采，应进行探测和疏排，以免影响正常生产。c、奥灰岩溶水井田西部4号、9号和11号煤层底板标高低于奥灰水位标高+1062m，此处4号、9号和11号煤层属带压开采煤层，在延伸开采此处煤层时，要注意井下隐伏构造包括断层、陷落柱，是否有导水的可能性；同时开采至钻孔附近时，也要注意钻孔封闭是否完好，是否有突水的征兆。由此为保证矿井安全生产，应预留断层、陷落柱、钻孔等保安煤柱。d、井田西部边缘为季节性河流马关河，井田西南有一季节性水库赵家口水库，在煤层巷道开采至此处时，要注意煤层顶板裂隙渗水情况变化，避免地表水库及河流水直接渗入井下影响煤层开采，由此为确保安全按要求预留煤层保安煤柱。第2节 煤层的埋藏特征 1.2.1 煤层1、含煤性井田内赋存的山西组、太原组含煤地层，现将其含煤性自上而下分组叙述如下：1）山西组（P1s）一般含煤13层，其中3号煤层零星可采，均属不稳定、不可采煤层，煤层平均总厚02.03m，平均0.53m，含煤系数1.06，该组厚平均50.19m。2）太原组（C3t）为井田内主要含煤地层，共含煤10层，其中可采和局部可采煤层由下而上编号为4-1、4、8、9-1、9、11号煤层，共六层。不稳定煤层有5、6-1、6、10号煤层，共四层。以K3砂岩为界可分为上、下两个含煤组，上煤组包括4-1、4、5、6-1、6号煤层，下煤组包括8、9-1、9、10、11号煤层。根据井田内钻孔揭露，太原组平均厚104.9m，煤层平均厚24.04m，含煤系数达23。2、煤层对比的可靠性井田内太原组含煤地层赋存特征明显，上煤组赋存于太原组顶部，下煤层赋存于底部，两煤组相隔间距稳定，易于区分。同时，上煤组4号和下煤组9号煤层厚度大，层位稳定，与其它煤层易于对比。11号煤层位于9号煤层之下，且有顶板泥灰岩作标志，5号煤层顶板多含菱铁矿结核，6号煤层位于上、下煤组中部。由上述可见，该井田可采煤层4、9、11号，井田内批准开采煤层为4、9、11号，自上而下分述如下：1）4号煤层位于太原组上段，其顶板多为山西组底界的K4砂岩，根据区内钻孔及矿井内见煤点的揭露情况，煤层厚度2.466.80m，平均4.81m，顶为中砂岩、砂质泥岩，底板多为砂质泥岩，4号煤层结构复杂，夹石05层，井田东北局部分叉为4-1号。4-1号煤层厚度3.517.02m，平均4.05m，含夹石14层，顶板为粉砂岩，局部伪顶为砂质泥岩，底板为中细砂岩。2）9号煤层9号煤层赋存于太原组下段中部，为井田内赋存厚度最大煤层，煤层结构复杂，厚度变化较大，一般结构复杂具有07层夹石，全区稳定可采，厚度一般为4.1317.98m，平均10.60m，全井田稳定可采，顶板为中砂岩、砂质泥岩，底板为粉砂岩、中砂岩。9号煤层在井田东北部局部分叉为9-1号煤层，煤层厚度为6.2110.78m，平均7.43m，含夹石03层。3）11号煤层赋存于太原组底部，上距9号煤层0.385.51m，平均2.52m，煤层厚度2.585.79m，平均4.84m，全区基本可采，煤层结构大多复杂，夹石05层，顶板多为泥灰岩，局部为粉砂岩，底板多为砂质泥岩，局部为粉砂岩。各煤层赋存特征如表1-2-1。由表1-2-1可见，4-1号、4号、9号、9-1号、11号煤层为该井田主要稳定大部可采煤层。3、6-1、6、8号煤层属不稳定不可采煤层。表1-2-1 杨涧煤矿井田煤层特征表煤层号煤层厚度最小最大平均(m)间距最小最大平均(m)夹石（层）稳定性可采性顶板岩性底板岩性302.030.5301局部可采粉砂岩中砂岩粉砂岩泥岩1.9624.6911.104-12.506.454.0504全区稳定可采中砂岩砂质泥岩泥岩1.699.016.2242.464.803.8005全区稳定可采中砂岩、砂质泥岩泥岩3.118.790.08501.450.33极不稳定不可采泥岩砂质泥岩砂岩1.106.392.486-100.620.08极不稳定不可采粉砂岩砂质泥岩砂质泥岩1.601.661.63601.200.30极不稳定不可采砂质泥岩砂质泥岩29.2235.2333.70800.60.4001不稳定可采钙质泥岩灰岩中细砂岩砂质泥岩0.7112.285.709-16.2110.787.4303全区稳定可采砂质泥岩中砂岩2.0520.0311.6194.1317.9810.6007全区稳定可采中砂岩砂质泥岩粉砂岩中砂岩0.385.512.52112.585.794.8405全区稳定可采泥灰岩砂质泥岩 1.2.2 顶底板条件1、4号煤层：顶板多为砂质泥岩、粉砂岩，多属中等坚硬岩石，在砂岩层之间有0.020.05m炭质泥岩或钙质泥岩伪顶，易垮落；底板多为灰黑色泥岩、砂质泥岩或粉砂岩，属软半坚硬岩石。2、9号煤层：顶板为中粗粒砂岩、泥岩、砂质泥岩，属软半坚硬岩石；底板多为中粒砂岩、砂岩、泥岩或砂质泥岩，属中等半坚硬岩石。3、11号煤层：顶板多深灰色泥灰岩，厚0.3m，属中等坚硬岩石；底板为砂岩、砂质泥岩，属坚硬半坚硬岩石。 1.2.3 煤质、瓦斯、煤尘（一）煤质根据煤炭质量分级GB/T15224-2004标准，4号煤层属中高灰，特低低硫，特高热值气煤。9号煤层属中高灰，中中高硫，特高热值气煤。11号煤层属中高灰，中 中高硫，特高热值气煤。（二）瓦斯根据山西省煤炭工业局晋煤安发【2009】89号“关于朔州市2008年度30万吨/年及以上煤矿矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复”，该矿瓦斯相对涌出量为1.58m3/t，二氧化碳相对涌出量为2.52m3/t。上年度该矿瓦斯相对涌出量为2.48m3/t，二氧化碳相对涌出量为3.39m3/t。但随着该矿开采深度的增加，开采面积的变化及断裂构造等影响，可能引起瓦斯含量的变化，因此，在今后生产中应加强瓦斯监测预防工作，以确保安全生产。（三）煤尘根据该矿2004年8月采取的4、9号煤层煤样，经山西省煤炭工业局综合测试中心测试，4、9号煤层煤尘有爆炸性危险（见下表1-2-2）。因此，在今后开拓、生产中应注意洒水防尘，以杜绝煤尘爆炸事故的发生。表1-2-2 4、9号煤层有爆炸性危险特征表煤层号火焰长度加岩粉量有无爆炸性4号100mm50有9号200mm60有根据该矿2009年1月采取的4号煤层煤样，经山西省煤炭工业局综合测试中心测试，4号煤层煤尘有爆炸性危险。第3节 井田境界与储量1.3.1 井田境界根据山西省田土资源厅2009年11月20日颁发的采矿许可证（证号C1400002009111220044138），朔州市朔城区杨涧煤矿井田境界由19个拐点坐标连线圈定。井田南北宽3.135km，东西长5.918km，面积9.313km2。见井田境界拐点坐标表1-3-1。表1-3-1 井田境界拐点坐标表 （1980西安坐标系）拐点编号纬距（X）经距（Y）备注14368467.0019625477.0024368503.0019627429.0034368453.0019628117.0044367911.0019628117.0054367753.0019628642.0064367463.0019629392.0074367053.0019629354.0084367053.0019629449.0094366534.0019629449.00104366560.0019631391.00114366336.0019631395.00124365573.0019629742.00134365381.0019629069.00144365680.0019629002.00154365368.0019628469.00164365368.0019627739.00174365533.0019627429.00184366113.0019627229.00194366113.0019626929.001.3.2 矿井地质资源量计算1、资源/储量计算的范围及指标资源/储量计算范围及计算方法目前4号煤层可采储量趋于枯竭，本次设计储量估算不包括4号煤层。而8号煤大部分地区为高硫区，平均硫分为大于3，最大为6.14由于11号煤层水文地质条件为复杂， 不适合放顶煤开采，所以本次储量计算的煤层仅为9号煤层,储量计算范围为采矿许可证圈定的范围。采用地质块段算术平均法，计算公式如下：Q=SMd式中：Q块段煤炭储量，t；S块段水平投影面积，m2；M块段内煤层平均厚度，m；d煤层的视密度，t/m3。资源/储量计算参数 根据煤、泥炭地质勘察规范确定矿井资源/储量估算指标，煤层最低可采厚度为0.70m，最高绝对干燥基灰分不大于40，最高硫分为3%。9号煤层容重采用1.39t/m3。2、资源/储量计算结果9号煤层储量估算结果如下：(1)保有资源/储量井田内9号保有资源/储量71.75Mt，其中：探明的经济基础储量(111b)46.89Mt，控制的经济基础储量(122b)3.38Mt，推断的资源量(333)24.81Mt。详见图号为SMS11-C105-01/029号/9-1号煤层底板等高线及资源/储量估算平面图。详见矿井保有资源/储量汇总表1-3-2。表1-3-2 矿井保有资源/储量汇总表 单位：万t 煤层号煤类资 源 类 别111b+122b111b+122b+333 (%)备注111b122b333现保有9-1QM504 133 602 1239 51 9QM4185 205 1546 5936 74 合 计4689338 2481717570(2)矿井工业资源/储量矿井工业资源/储量依据下式进行计算：矿井工业资源/储量=(111b+122b+333k) 式中：k推断资源/储量的可行度系数，取0.9。经计算，本矿井9号煤层工业资源/储量合计为87.30Mt。计算结果详见表1-3-3。表1-3-3 矿井工业资源/储量汇总表 单位:万t 煤层编号111b122b333111b+122b+333k111b+122b111b+122b+333k (%)9-1504 133 602 1178.854.04%94185 205 1546 5781.475.93%合计4689338 24817259.969.24%以上为理论数据，实际上，根据矿井9号煤层采掘工程平面图和储量计算图可以看出，9-1号煤井田范围内无开采价值或不能开采。大部分为采空区保安煤柱和井田边界煤柱。所以在估算矿井设计可采储量时将 不在统计9-1号煤层。及矿井工业储量为5791.4万t（57.914Mt）。(3)矿井设计资源/储量矿井设计资源/储量依据下式进行计算：矿井设计资源/储量=(矿井工业资源/储量-永久煤柱损失) 式中：永久煤柱损失为井田边界、地面建筑和村庄等保安煤柱。经计算,本矿井9号煤层设计资源/储量合计为4608.23万t。计算结果详见表1-3-4。表1-3-4 矿井设计资源/储量汇总表 单位：万t 煤层编号工业资源/储量111b+122b+333k永 久 煤 柱 损 失设 计资源/储量井田边界地面建筑/村庄小计95781.494.1711821276.174505.23合计5781.494.1711821276.174505.23(4)矿井设计可采储量矿井设计可采储量依据下式进行计算：矿井设计可采储量=(矿井设计资源/储量-保护煤柱损失)盘区回采率，式中：保护煤柱损失为工业场地、井筒、断层及大巷等保安煤柱， 9、11号煤层盘区回采率均为75%。经计算,本矿井9号煤层设计可采储量合计为17.986Mt计算结果详见表1-3-5。 表1-3-5 矿井设计可采储量汇总表 单位：万t煤层编号设计储量保护煤柱损失开采损失设计可采储量工业场地井筒断层大巷94505.232210599.61695.63合计4608.232210599.61695.63第4节 矿井开拓1.4.1 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年制定的煤炭工业矿井设计规范，确定矿井的工作制度为：年工作日为330d，采用“三八”工作制，每天两班生产，一班检修准备，日净提升时间16h。1.4.2 矿井生产能力根据中国中煤能源集团公司对大地工程开发有限公司于2007年8月编制的山西中煤平朔杨涧煤业有限公司杨涧煤矿改扩建初步设计（修改版）的中煤发展字2007387号批复文件，本矿井生产能力由0.45Mt/a扩建至0.90Mt/a，矿井主要系统预留1.50Mt/a生产能力。本井田内煤层赋存相对稳定，开采技术条件好，适宜建设大型矿井，有利于降低矿井建设吨煤投资和生产成本。同时矿井供电、交通运输条件也满足建设大型矿井要求。1.4.3 矿井服务年限矿井服务年限按下式计算:式中:T矿井服务年限，a；Zk矿井设计可采储量，Mt；A矿井设计生产能力，0.9Mt/a；K储量备用系数，取1.4。经计算, 9号服务年限合计为13.45a。1.4.4 井筒概况依据开拓布置，矿井水平延深达产时共布置有3个井筒，即主斜井、副斜井和回风立井。1、主斜井：净宽4.0m，净断面12.3m2，倾角13.5，斜长425.92m，掘至9号煤层底板，主斜井井底设井底煤仓， 主斜井装备强力胶带输送机担负矿井的提煤任务，安设台阶，兼作为矿井的进风井和安全出口。2、副斜井：净宽3.2m，净断面8.9m2，倾角18，斜长300m，掘至9号煤层，装备单钩串车，担负矿井的辅助提升任务，安设台阶扶手，作为矿井的进风井和另一安全出口。3、水泉沟进风井：净宽3.0m，净断面8.3m2，倾角12，斜长190m，掘至4号煤层，作为矿井的第三个安全出口。4、三眼河回风斜井：净宽3.6m，净断面10.8m2，倾角25，斜长476m，掘至9号煤层，作为矿井的第四个安全出口。1.4.5 井田开拓方式与工业场地选择1.工业场地位置的选择经过多年的建设，杨涧煤业有限公司现有工业场地已经形成并相当完善。现有的工业场地位于该井田东南部, 布局合理,交通运输条件便利，能满足0.9Mt/a生产能力的要求，本设计仍利用现有工业场地。2.井田开拓方式井田开拓已经完成，原改扩建设计单水平开采井田内4号、9号、11号煤层。开拓大巷布置在9号煤层之内。在已有的工业场地内，利用现有的井筒，主斜井净宽4.0m，净断面12.30m2，倾角13.5，斜长425.92m，掘至9号煤层底板，主斜井井底设井底煤仓， 主斜井装备强力胶带输送机担负矿井的提煤任务，安设台阶扶手，作为矿井的进风井和安全出口。副斜井净宽3.2m，净断面8.9m2，倾角18，斜长300m，掘至9号煤层，装备单钩串车，担负矿井的辅助提升任务，安设台阶扶手，作为矿井的进风井和另一安全出口。水泉沟进风斜井，净宽3.0m，净断面8.3m2，倾角12，斜长190m，掘至4号煤层，作为矿井的第三个安全出口。三眼河回风斜井，净宽3.6m，净断面10.8m2，倾角25，斜长476m，掘至9号煤层，作为矿井的第四个安全出口。根据煤层赋存特征，设一个水平开采（9号煤层），水平标高+1060m，开采4号煤层时，通过现有的联络暗斜井，在4号煤层中设辅助水平，巷道和9号煤层重叠布置，开采4号煤层。基本沿井田中央西北-东南向布置胶带输送机巷、轨道巷；垂直胶带输送机巷、轨道巷布置盘区运输巷、盘区轨道巷。1.4.6 盘区划分及开采顺序依据井田开拓布置，按照煤炭工业矿井设计规范要求，并结合工作面技术装备和管理水平，设计9号布置一个盘区，为双翼开采，首盘区为901西盘区。盘区长1147m。1.4.7 大巷布置由于9号煤层为厚煤层，适合采用综合机械化开采，为简化生产环节，结合煤层赋存条件，使工作面推进长度尽可能加大，充分发挥综合机械化掘进的效能，盘区胶带巷和轨道巷沿9号煤层底板布置，盘区回风巷和总回风巷沿9号煤层顶板布置。第2章 盘区地质特征第1节 盘区范围2.1.1 盘区尺寸901盘区位于9#煤层，其形状呈三角形，最长边距为1000米，面积为1/2*1000*1000=500000平方米。2.1.2 临近盘区开采情况及接续采区位置与901盘区临近的盘区是正在开采的401盘区，位于4#煤层，401盘区布置了4个综采工作面，现采掘工作面为40103工作面，预计预计明年401盘区采掘完毕，将开始9#层的采掘工作，9#煤层划分了一个盘区为901盘区，布置了3个工作面，待901盘区采掘完成之后将11#煤层的开采作为901盘区之后的接续工作。第2节 盘区地质情况 2.2.1 盘区地质概况杨涧煤矿位于宁武煤田北端，平朔矿区东部。平朔矿区北与大同煤田以洪涛山背斜相隔，其东、北、西出露奥陶系灰岩，构成三面环山的低山丘陵，周边出露或隐伏煤层露头线，形成天然的赋煤边界；南部边界为近东西向的担水沟断层所切，其南端下降盘为朔县（平原）矿区，以北北西向的马关河向斜为主体的构造格架，该向斜伴有北东及北东东轴向与其平行或斜交的褶曲，自北而南依次发育平鲁城向斜、二铺向斜、卢子沟背斜、太西向斜、下窑子向斜。这些褶曲的两翼地层倾角平缓，一般在10以下。矿区内断层较少，大多为北东走向延展的正断层，如堡子沟断层，羊圈断层；矿区南侧歇马关逆断层呈北北东向。安家岭逆断层断距3050m，为北东向横贯矿区中南部的主要断层。矿区南界的担水沟断层在西走向N70E，以东折为N70W，南侧下降之正断层，断距200300m，系由2条平行较大断层及走向相近的较小断层组成的台阶式断层。矿区构造总的以宽缓向背斜褶曲为主，断层较少。南部靠近边缘部分，由于受担水边界正断层影响，次一级近东西向中、小型断裂较为发育，其中又以西部峙峪区断裂构造更为发育。 2.2.2 盘区地质构造平朔矿区是山西省降水量较少的干旱地区之一。19571984年多年平均降水量为433mm，干旱指数达3.46。该区为黄土丘陵区，地形侵蚀切割强烈，沟谷发育，黄土层的底部多为上新统相红色粘土沉积，有一定的隔水作用，影响大气降水的渗入。沟谷多切割到石盒子组基岩，有排泄地下水的作用，芦子沟背斜轴部黄土覆盖层较薄，基岩埋藏浅，裂隙发育，接受大气降水补给条件好。该区处于歇马关向斜（有称宁型向斜或大同向斜）东翼向南倾斜的向斜构造，石炭、二叠系基岩顶板裂隙地下水的补给区位于北部及东部的基岩层浅埋藏区，北部的大沙沟和东部的马营部（源子河）洪水线低于该区煤层露头线，基岩裂隙水汇水面积有限，因此该区基岩裂隙水补给量较少，山西组及上、下石盒子组基岩裂隙水在露头地区接受补给后，向马关向斜部位汇水径流过程中，沿途在沟谷中有部分泉流排泄，在王货郎沟以西、王高登以南、马关向斜以东地区基岩裂隙水逐渐由潜水向承压自流水过渡，最后向朔县平原排泄。上述因素决定了该区石炭、二叠系基岩裂隙水含水层的补给条件差，水文地质条件简单，但应注意北部及东部煤层浅埋藏区的老窑集水对矿井的灌入。该区位于神头岩溶泉域奥陶系、寒武系岩溶地下水的马营强径流带之间，神头泉群出露水位标高为+1058.2+1063.4m，据1956年以来观察结果，年平均流量7.648m3/s。马关河东区奥灰岩溶地下水位高为+1055.79+1065.24m。地下水从东北和西北两个方向汇向神头泉，岩溶普遍发育，富水型为中等至极强，水质优良。奥陶系灰岩为该区南部靠近马关向斜轴部地带太原组9号和11号煤层开采的底板突出含水层组。 2.2.3 盘区煤层特征井田内赋存的山西组、太原组含煤地层，现将其含煤性自上而下分组叙述如下：1）山西组（P1s）一般含煤13层，其中3号煤层零星可采，均属不稳定、不可采煤层，煤层平均总厚02.03m，平均0.53m，含煤系数1.06，该组厚平均50.19m。2）太原组（C3t）为井田内主要含煤地层，共含煤10层，其中可采和局部可采煤层由下而上编号为4-1、4、8、9-1、9、11号煤层，共六层。不稳定煤层有5、6-1、6、10号煤层，共四层。以K3砂岩为界可分为上、下两个含煤组，上煤组包括4-1、4、5、6-1、6号煤层，下煤组包括8、9-1、9、10、11号煤层。根据井田内钻孔揭露，太原组平均厚104.9m，煤层平均厚24.04m，含煤系数达23。该设计盘区赋存煤层主要为9号煤层。9号煤层赋存于太原组下段中部，为井田内赋存厚度最大煤层，煤层结构复杂，厚度变化较大，一般结构复杂具有07层夹石，全区稳定可采，厚度一般为4.1317.98m，平均10.60m，全井田稳定可采，顶板为中砂岩、砂质泥岩，底板为粉砂岩、中砂岩。9号煤层在井田东北部局部分叉为9-1号煤层，煤层厚度为6.2110.78m，平均7.43m，含夹石03层。2.2.4 盘区内地质构造、老窑范围、煤层及水文地质条件对开采的影响（一）地质构造对开采的影响901盘区位于宁武向斜北端之东翼。区内构造主要受宁武向斜及本区南部担水沟断层控制，总体为一岩层走向大致为北西向，倾向南西的单斜构造，在此基础上发育有二组缓波短轴褶曲，倾角一般均在514之间。1、褶曲区内缓波短轴褶曲有二组，一组为北东向，一组为北西向。S1背斜：背斜轴位于井田北部，轴向北西，向北西倾伏，轴长700m，两翼倾角11左右。S2向斜：向斜轴位于S1背斜东侧，轴向南北，向北倾伏，井田内轴长800m，两翼倾角11左右。歇马关背斜：位于井田南部，轴向北东，向南西倾伏，井田内轴长1400m，两翼倾角10左右。S3向斜：位于歇马关背斜东侧，与之平行，井田内轴长550m，两翼倾角10左右。S4背斜：位于井田东南部，轴向北西，向北西倾伏，井田内轴长500m，两翼倾角8左右。S5向斜：位于井田东南部，S4背斜东侧，轴向北西，向北西倾伏，井田内轴长600m，两翼倾角8左右。2、断层断层大致有二组，走向NNE、NNW，数量较多，共发育20条断层，其中17条正断层，3条逆断层，落差大于等于5m的主要断层16条。据井下采掘证实，对煤层开采有影响的断层为FD2、FD10、FD11、 FD12断层。其中，FD11影响井田开拓布置，而其余三条则影响采区开采。3、陷落柱井田内共发育13个陷落柱，由井下采掘发现有大小7个陷落柱（XL6、XL7、XL9、XL10、XL11、XL12、XL13），由地震勘探发现有6个陷落柱（XL1、XL2、XL3、XL4、XL5、XL8），形态均为椭园状，最大者为XL4，长轴130m，短轴70m，据井下采掘证实对煤层开采影响不大。虽然断层、陷落柱较多，但对煤层开采影响不大，综上，本井田构造简单。（二）采空及老空对开采的影响该矿井开采历史较长，可追溯到1954年。几经改造整合，成为现在的山西中煤杨涧煤业有限公司。矿井现井田内采空区及老空区分布范围较广，采空区内不同程度地存在积水积气，对开拓开采构成不同程度的威胁。井田内可采煤层为4、9、11号煤层，目前4号煤层可采储量趋于枯竭，井田内几乎全部为采空区。对延伸开采构成较大的威胁。由于开采历史较长，9号煤层开拓大巷及井筒也均为采空区，仅剩保安煤柱。本次延伸开采的9号煤层储量集中在井田西北角。该处井田范围内上伏4号煤层基本采空。采空区积水积气问题是本次开采的主要威胁之一。（三）煤层条件对
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