资源描述
第151页 一般部分1矿区概述及井田地质特征木城涧井田属于北京昊华能源股份有限公司，木城涧煤矿位于北京西部山区，行政上隶属于北京市门头沟区大台地区，是北京地区重要的煤炭生产基地，矿井地质较为复杂，生产的煤炭可供北京地区，运销海外，进行国际贸易。1.1 矿区概述1.1.1 矿区地理位置木城涧煤矿位于北京市西部远郊燕山深处大寒岭东侧。行政上隶属北京市门头沟区大台地区。矿井分为木城涧、千军台两个坑口，相距约八公里。1.1.2 交通情况图1-1 木城涧煤矿地理位置图千军台-木城涧-门头沟公路全长45公里，现有929路公共气车从苹果园地铁经河滩、直达木城涧、千军台坑。木城涧-门头沟-永定门铁路全长61公里，铁路在落坡岭与丰沙线相交，现有班车一趟。矿区内千军台坑至木城涧坑有柏油公路相联，并与干线及公路干线相接。1.1.3 地形地貌矿区呈狭长条带状，属高、中山地形，地势高差悬殊，总地形趋势为西高东低，三面环山。南部玄武岩山峦起伏，中部大寒岭突兀，北部煤窝区则是侵蚀山形低洼地带。井田中部岭峰海拔在1000米以上，井田西部茶棚岭火村山峰最高，海拔标高为1612米。1.1.4 水体及河流主支沟谷均属季节性河谷，旱季无水，雨季洪水泛滥。主干沟谷为清水涧沟，西起千军台坑，东到落坡岭与永定河相汇，全长17公里，属永定河水系。矿区地下水类型属层间裂隙水，以大气降水为主要充水源。1.1.5 气象条件矿区属于暖温带半湿润、半干旱季风型大陆性气候。四季分明，冬季干燥，春季多风，夏季多雨，秋季晴朗温和，夏季气温最高可达425，历年六七月份平均气温229284，冬季受西伯利亚寒流的影响，历年最低气温18208，12月至1月平均气温为4。据矿观测站19982007年资料，本区19982007年间平均降水520.1毫米，历史上最大降水量为1438.8毫米（1956年）。降雨量集中在七、八月份，七月最大降雨量3967毫米（1998年 ）。历史最大蒸发量为195926毫米（1962年）。68月份风向多为东南风，冬季多为西北风，最大风速可达1 9米秒，一般为1.33.2米秒。最高气压为10155毫巴，一般为9803毫巴。地表从11月中旬开始冻结，至次年5月上旬全部解冻。据1958年资料，冻结深度1.56米。1.1.6 地震据中国科学院地球物理研究所提供的资料，京西地区最大地震强度为七级。1.1.7 矿区经济概况木城涧煤矿坐落于北京西郊的门头沟区，该区常住人口24万，全区9个镇117个村，其中98.5%都是山区，林木覆盖率达到79.2%，境内的主要河流是永定河及其支流清水河，属于海河水系。全区经济工作坚持以“四区”建设为重点，积极培育新的经济增长点，国民经济保持了持续稳步发展。特色林牧区建设成绩显著, 生态旅游区建设蓬勃兴旺,新型建材区建设快速发展,石龙工业区建设稳步提高。初步形成了数控设备制造、生物化工、精细化工、新型建材等四大主导产业。1.1.8 水源及电源 矿区供水水源来自永定河，日供水量46505200吨/日。木城涧煤矿木坑坑口35KV变电站有两回路电源，一路来自大台变电站LGJ120架空线路，线路长5.1km，另一路来自千坑变电站LGJ120架空线路，线路长8.1km。1、电源线路供电能力685.74 (万t/a)。2、变压器供电能力148.5(万t/a)。3、矿井供电系统能力148.5(万t/a)。木城涧煤矿千军台坑地面设35KV变电所一座，两回路电源引自一路木城涧千军台，一路大安山千军台，两回电源线路均为LGJ120架空线路，大安山千军台线路长7.8km，木城涧千军台线路长8.1km。1、电源线路供电能力444（万t/a）。2、变压器供电能力77(万t/a)。3、矿井供电系统能力77(万t/a)。1.2 井田地质特征1.2.1矿井地质特征及构造(1)区域地质及地层、成煤时期、煤层赋存情况；断层、褶曲、陷落柱、剥落发育及分布。区域地质及地层参见表地层综合柱状图及木城涧矿构造纲要图。侏罗纪地层出露良好，南部普遍出露南大岭组、窑坡组及九龙山组，北部则大片裸露龙门组及九龙山组，含煤地层仅出露窑坡组上部地层，井田内地层自下而上简述如下：1）、侏罗系下统南大岭组（1n）：出露于井田南部，构成煤系地层之基底。岩性为灰绿、褐绿色玄武岩，具杏仁状构造，充填物多为石英及方解石，岩石坚硬、厚度不等，一般约米左右。 2）、侏罗系中下统窑坡组（1-2）：为侏罗纪主要含煤地层。主要出露于井田南部，北部仅在大寒岭背斜轴部出露上部地层。由各粒级的砂岩、粉砂岩、泥质岩、变质岩及煤层、煤线组成，煤窝勘探区内局部含砾石层及玢岩侵入体。岩层由南向北泥质含量逐渐增多，沉积厚度具有由南向北逐渐变厚的趋势。全组厚度米，平均厚米，岩相变化大，旋回结构复杂，含可对比煤层层，大部或局部可采煤层层，其下以硬绿泥石角岩与下伏南大岭组玄武岩呈不整合或假整合接触。本组以十二槽煤层顶板砂岩（s）为界分为上下两段：图1-2 煤层柱状图 窑坡组下段1-21：平均厚度360米，依岩性可分为上下两部分。 下部：由1n顶至1底，厚约米，由硬绿泥石角岩、变质岩、层凝灰岩、凝灰质砂岩、粉砂岩及一、二槽煤组成。上部：自1底至s底，厚米。由各粒级砂岩、粉砂岩、泥质岩及煤层煤线组成。本段一般可见1、2、3、4、5、6等六个砂岩带。砂岩带一般为灰白或浅灰色，中粗粒砂岩，层位靠下则颜色变深，致密、坚硬，敲击声脆，多穿插石英脉。其间含大部可采及局部可采煤层层，即三、五、六、八、十、十二槽。 窑坡组上段1-2Y2：自s底至龙门组底。本段地层厚度变化甚大，由南而北、由西而东逐渐变厚，一般厚度约100米，煤窝北部一带上段偏厚，主要是因为构造挤压，造成含煤地层塑性流动及地层倒转所致。 本段由长石砂岩、长石（粘土）砂岩，钙质杂砂岩、菱铁质杂砂岩、钙泥岩、粉砂岩及煤层、煤线组成，富含菱铁质结核及凝灰质，局部夹砂岩透镜体，包括s标志层及十四、十五槽煤，旋回结构不明显，层理不清或为条带状、缓波状层理。岩相多为湖泊相、沼泽相及泥炭沼泽相。以粒级小、颜色深、旋回不清且含多层不稳定煤线为特征。 3）侏罗系中统龙门组（2L）：出露于井田东、南、西部。以底砾岩，不整合或假整合于窑坡组之上，厚度米，平均米，本组由砾岩、砂岩、粉砂岩及少量薄煤线组成，并含凝灰质及菱铁质结核。砾岩一般分三个层组，砾石以燧石为主，石英及砂砾次之，含砂岩、凝灰岩、燧石、火成岩、碳酸盐及炭泥岩屑、微量火山泥球及火山碎屑。砾径厘米，一般厘米，磨圆分选较好，矽质胶质，厚层坚硬，地貌上往往形成陡坎。砂岩以沉积岩屑为主，含大量凝灰质岩屑，少量石英、石英岩屑、碳酸岩屑及炭泥岩屑，微量火山泥球及火山玻屑，一般为基底孔隙式胶结，粉砂岩中含菱铁质结核，局部夹煤线。 4）侏罗系中统九龙山组（2j）：出露于井田中部，以浅绿色砂岩（或为灰绿色，凝灰质粉砂岩）与下伏龙门组砾岩呈不整合接触。局部地区九龙山组直接与窑坡组接触，厚度大于米。下部以厚3-5米，浅灰色、浅绿灰色、凝灰质粉砂岩与龙门组深灰色粉砂岩分界，其上为浅绿色粉砂岩，凝灰质粉砂岩，间夹5-7层砾岩或砂砾岩，砾石成分主要为燧石，次为石英岩、细砂岩及火成岩，含凝灰质及火山岩屑。砾径1-3厘米，一般小于厘米，分选、滚圆较差，以其颜色偏绿，含火成岩砾，砾径小及胶结物多为凝灰质而与龙门砾岩相区分。中部为绿色，含少量紫色相间互层的凝灰质粉砂岩，一般不含砾。上部多为紫色间夹绿色的凝灰质粉砂岩。侏罗纪现主要开采煤层有八层：二、三、五、六、八、十、十二、十四槽，零星块段可采煤层一、七、十五槽。侏罗纪井田煤层赋存情况见侏罗纪井田煤层赋存情况一览表。木城涧煤矿侏罗纪井田位于庙安岭髫髻山向斜南翼之中段，其构造形态与向斜南翼之基本特征相吻合，构造线大致与地层走向一致，沿方向平等展布，区内褶皱、断层均相当发育，以褶皱为主断层为辅。褶皱 褶皱构造的基本特征 侏罗纪井田的褶皱构造轴向均大致与地层走向相一致，紧密排列，延展数千米，轴向近，与庙安岭髫髻山向斜构造轴相一致,为庙安岭髫髻山向斜南翼的次级构造。 井田南部及北部褶皱形态比较开阔舒缓。井田中部比较紧闭，且向斜北翼多倒转，倒转翼局部倾角小于，褶皱轴面均向北倾伏，常伴生次级褶皱。 褶皱构造靠近地表倾角一般较陡，向下渐趋平缓。向斜底部较平缓，呈箱状。 向背斜浅部与深部明显不协调，如黑风口背斜及大寒岭倒转背斜。背斜核部出露窑坡组上段地层。地表倾角较大，局部出现倒转。而深部地层（十五槽以下）均为正常层序，向背斜平缓。井田内褶皱构造自南而北主要有：、千北向斜（）；、大寒岭南背斜（）；、大寒岭南向斜（）；、黑风口背斜（）；、大寒岭向斜（）；、大寒岭背斜（）；、白崖子向斜（）；、燕窝沟背斜（）；、燕窝沟向斜（）；、张峪背斜（5）；、牛道沟向斜（）；、牛道沟背斜（）；、杨北向斜（）；、杨北背斜（）。断层侏罗纪井田共发现较大断层余条，按力学性质大至可分为三组，即、。向断层多出现于井田中部，西部均为正断层，其它区以逆断层为主，断层面多；、方向者均为平移断层，规模较大者多出现在井田南部；23断层及其它一些平移断层切断了向构造线，说明其活动期应晚于向构造活动期。断层构造的基本特征： 走向介于050之间的断层，绝大多数为平移断层，错动方向：东南盘向北错动，北西盘向南错动。 走向介于2060的断层，绝大多数为东翼向南，西翼向北相对错动的平移断层，以上两组平移断层一般规模不大，断层面紧闭或较窄，断层面西侧岩石较完整，破碎较小。生产过程中可以考虑强行通过。 走向介于左右的断层，多为压性逆断层，一般规模较大。主要断层：茶棚岭平移断层（23）；、老虎洞正断层（）；、北港沟逆断层（）；、黑风口逆断层（）；、盲沟同沉积断层（）；、梨树台逆断层（）。(2)煤系地层走向、倾角及变化规律。煤系地层大致产状600901.2.2 井田水文地质(1)矿井水文地质简单，主要以孔隙水、裂隙水为主。(2)矿井是否受水威胁，井田临近矿井和小窑通水情况以及废弃的矿井、小窑老塘积水情况。不受地表水影响，井田上部有老的小窑采空区可能存在积水现象，我矿已留设了隔水煤柱并采取了探放水措施。(3)第四系含水层特征及埋藏情况:第四系主要由坡积物、洪积物、残积物、冲积物所组成，分布在沟谷及山坡平缓处，厚度变化大，在0-65米之间，含水性差异很大，受季节性影响很大，地下水以垂直运动为主。受大气降雨影响而变，对井下开采影响小。泉水流量为0.2-6.60升秒，水质为HCO3- - Ca2+型。(4)矿井正常涌水量和矿井最大涌水量。+300水平：正常涌水量1.05m3/分，最大涌水量2.50 m3/分。+0水平：正常涌水量1.48m3/分，最大涌水量5.0 m3/分。1.2.3 其它有益矿产(1)石灰岩：奥陶纪石灰岩可用于烧制石灰及制造水泥。奥陶纪底部较纯的石灰岩可以作为尼龙原料。石灰岩同时也是很好的建筑材料。(2)石英砂岩：二叠系红庙岭组的粉红色、肉红色石英砂岩是很好的建筑材料。(3)玄武岩：绿色、紫色的南大岭组玄武岩可用做建筑材料，并可以抽玻璃丝制作玻璃钢。(4)叶腊石：赋存于二叠系红庙岭组，可作为工业用料。(5)其它：据市地质局调查，侏罗系窑坡组下段，有一层位的粉砂岩及泥质岩，真厚约米左右且比较稳定。该层以极其发育的水平层理为特征，纹层厚约mm，风化后更为明显，经破碎后可作为烧制一种轻型建筑材料陶粒的原料，也可作为填加剂辅料。1.3 煤层特征1.3.1煤层埋藏条件侏罗纪井田煤层赋存情况一览表项目煤层水 分t 灰 分d 挥发分daf全 硫t,d真密度(TRD）发 热 量g十五槽3.64-3.873.767.25-22.7415.433.29-4.633.960.25-0.300.271.82-1.831.8325.7-26.326.0十四槽2.42-3.523.508.86-16.3415.213.84-5.235.010.15-0.180.171.91- 2.001.9327.27十二槽1.60-2.782.6010.98-18.8016.804.00-7.545.320.16-0.190.181.92-2.031.9423.10-28.2727.51十槽0.97-2.982.589.24-14.9714.205.34- 7.176.010.16-0.230.181.90-2.010.1926.49-32.4028.76八槽2.78-4.132.9210.11-20.9015.513.74-5.225.120.16-0.250.191.98-2.031.9923.92-26.9526.50七上3.63-4.754.1915.55-31.9123.732.73-14.923.511.73-1.811.7725.32-29.4126.78七下2.56-4.453.5213.06-17.1115.093.87-4.664.260.20-0.260.231.73-1.821.7825.81-29.0327.43六槽2.18-6.723.3612.91-22.6217.773.17-5.384.650.18-0.240.211.96-2.041.9826.03-30.1126.50五槽2.45-3.342.9012.16- 20.6316.203.67-5.264.470.18-0.220.201.95-1.991.9726.05-28.1326.50三槽2.12-4.313.2212.82-24.7718.804.18-26.5218.800.17-0.230.201.97-2.041.9924.15-28.9326.50二槽2.72-3.363.0413.02-24.8618.945.52-7.406.460.17-0.230.201.97-2.102.0323.41-27.8625.63一槽3.25-4.143.7021.42-32.5827.004.31-4.484.420.16-0.200.181.93-2.452.1923.52-26.1524.531.3.2 围岩性质表1-1 侏罗纪煤层顶底板岩性及厚度表 (单位: 米)项目槽别顶 板底 板伪顶直接顶老顶伪底直接底老 底岩 性厚度岩 性厚度岩 性厚度岩 性厚度岩 性厚度岩 性厚度一 槽含炭粉砂岩0-1粉砂及凝灰质粉砂5-25不发育炭质页岩0-3变质岩5-30玄武岩200二槽含炭粉砂岩0-1粉砂岩5-20细粒砂岩10-20含炭粉砂岩0-1.5凝灰质粉砂5-20不发育三槽含炭粉砂岩0-0.5粉砂岩2 - 5中-细粒砂岩5 -20不发育粉砂岩2 - 5粉砂岩20-30五槽含炭粉砂岩0-0.5粉砂岩2 - 5粉砂岩5 -20不发育粉砂岩2 - 5中-细粒砂岩5 -20六槽含炭粉砂岩0-0.5粉砂岩2 - 5中-细粒砂岩5 -20不发育粉砂岩2 - 5粉砂岩5 -20八槽含炭粉砂岩0-0.5粉砂岩2 - 10中-粗粒砂岩10-30不发育粉砂岩2 - 6中-细粒砂岩10-30十槽不发育粉砂岩1 - 5粉砂岩细砂岩5 -20不发育粉砂岩2 - 5中-粗粒砂岩10-30十二槽不发育粉砂岩2 - 10中-细粒砂岩10-20不发育粉砂岩1 - 6粉砂岩细砂岩20-30十四槽不发育粉砂岩5-10中-细粒砂岩10-30不发育粉砂岩2 - 5中-细粒砂岩10-20十五槽含炭粉砂岩0-2.5粉砂岩5-30砂岩砾岩20-50含炭粉砂岩0 - 5粉砂岩5 -15中-细粒砂岩10-301.3.3煤的特征 (1)煤质表1-2 侏罗纪分煤层煤质分析综合成果表项目煤层水 分t 灰 分d 挥发分daf全 硫t,d真密度(TRD）发 热 量g十五槽3.64-3.873.767.25-22.7415.433.29-4.633.960.25-0.300.271.82-1.831.8325.7-26.326.0十四槽2.42-3.523.508.86-16.3415.213.84-5.235.010.15-0.180.171.91- 2.001.9327.27十二槽1.60-2.782.6010.98-18.8016.804.00-7.545.320.16-0.190.181.92-2.031.9423.10-28.2727.51十槽0.97-2.982.589.24-14.9714.205.34- 7.176.010.16-0.230.181.90-2.010.1926.49-32.4028.76八槽2.78-4.132.9210.11-20.9015.513.74-5.225.120.16-0.250.191.98-2.031.9923.92-26.9526.50七上3.63-4.754.1915.55-31.9123.732.73-14.923.511.73-1.811.7725.32-29.4126.78七下2.56-4.453.5213.06-17.1115.093.87-4.664.260.20-0.260.231.73-1.821.7825.81-29.0327.43六槽2.18-6.723.3612.91-22.6217.773.17-5.384.650.18-0.240.211.96-2.041.9826.03-30.1126.50五槽2.45-3.342.9012.16- 20.6316.203.67-5.264.470.18-0.220.201.95-1.991.9726.05-28.1326.50三槽2.12-4.313.2212.82-24.7718.804.18-26.5218.800.17-0.230.201.97-2.041.9924.15-28.9326.50二槽2.72-3.363.0413.02-24.8618.945.52-7.406.460.17-0.230.201.97-2.102.0323.41-27.8625.63一槽3.25-4.143.7021.42-32.5827.004.31-4.484.420.16-0.200.181.93-2.452.1923.52-26.1524.53(2)煤种：侏罗纪井田煤种单一，均为高变质无烟煤。(3)用途：由于碳含量高，侏罗纪无烟煤适宜作为民用煤球和蜂窝煤使用习。虽然其着火点较高，但持续燃烧时间较长。同时，由于灰分、硫分较低，侏罗纪无烟煤可作为良好的高炉喷吹用煤。(4) 矿井瓦斯：矿井瓦斯等级鉴定证书2007年瓦斯鉴定：侏罗纪煤层瓦斯相对涌出量最大4.77m3t，二氧化碳相对涌出最大5.07m3t；石炭纪煤层瓦斯相对涌出量最大5.07m3t，二氧化碳相对涌出最大8.88m3t；因此，鉴定木城涧煤矿为低瓦斯矿井。(5)煤尘爆炸性：煤尘爆炸性由煤炭科学研究总院抚顺分院（瓦斯通风灭火试验中心）与2003年3月和2005年12月对木城涧煤矿井下侏罗纪2槽、3槽、5槽、6槽、8槽、10槽、11槽、12槽、14槽及石炭纪3槽和5槽进行了煤尘爆炸性，鉴定结论为：“不爆炸”。(6) 煤层自燃倾向性：煤层自燃倾向性由煤炭科学研究总院抚顺分院（瓦斯通风灭火试验中心）与2003年3月和2005年12月对木城涧煤矿井下侏罗纪2槽、3槽、5槽、6槽、8槽、10槽、11槽、12槽、14槽及石炭纪3槽和5槽进行了煤层自燃倾向性鉴定，鉴定结论为：“三类不易自燃”。2 井田境界与储量2.1井田境界2.1.1井田境界划分的原则在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则有：（1）井田的储量，煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应；（2）保证井田有合理尺寸；（3）充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等；（4）合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井间的关系。2.1.2 井田境界根据以上划分原则以及木城涧煤矿的实际情况，四周边界为：南：煤层露头；东：勘探线；北：勘探线；西：F断层；矿井设计生产能力为0.9Mt/a，根据以上标准和开采技术水平确定井田南北走向长度约为6.37.3km，平均为6.5km，倾向斜长2.12.7km，平均为2.5km，井田呈类似长方形。煤层倾角一般为614，由于煤层的浅部与深部的倾斜角度不同，浅部约1014左右，深部平缓，约68左右，平均倾角为8。水平面积为15.12km2，倾斜面积为15.27km2。2.2矿井工业储量2.2.1 井田勘探类型精查地质报告查明了本井田的煤层赋存情况、构造形态、煤质及水文地质条件。井田勘探类型为中等。2.2.2矿井工业储量的计算及储量等级的圈定矿井工业储量：由AutoCAD软件测得井田面积为15.12km2。在1：10000的开拓图上每1mm2表示100m2。煤容重为1.6 t/m3，煤层倾角平均8，煤厚平均为4.0m。井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，煤炭工业储量由煤层面积、厚度及容重相乘所得，其计算公式一般为：Q=100SM/cos (2-1)式中： Q为井田工业储量，万t；S井田面积，km2；M煤层平均厚度，4.0m；煤的容重，t/m3，1.6t/m3煤层平均倾角，8；则：Zc=100（1512000010010-6）4.01.6/cos8=9771.90万t。工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探厚度与质量均合乎开采要求，目前可供利用的列入平衡表内的储量，即ABC级储量。2.3矿井可采储量2.3.1计算可采储量时，必须要考虑以下储量损失 （1）工业广场保护煤柱；（2）井田边界煤柱损失；（3）采煤方法所产生煤柱损失和断层煤柱损失；（4）建筑物、河流、铁路等压煤损失；（5）其它各种损失。2.3.2各种煤柱损失计算（1）工业广场保护煤柱工业广场布置在井田范围外，没有工广的保护煤柱损失。（2）井田边界煤柱损失边界煤柱留宽为Q2=14753504.01.6/cos8=297.96万t（3）断层煤柱断层煤柱可按下式计算： Z =LbMR (2-2)其中：L断层的长度； B断层煤柱的宽度； M煤柱的平均厚度，4.0m；R煤柱的平均容重，1.6t/m3；则井田边界断层煤柱：Q3 2845.8825041.6/cos5183.93万t = 134.31万t2.3.3井田的可采储量井田的可采储量Z按下式计算：Z=(QP) C (2-3)式中：Q矿井工业储量， P各种永久煤柱的储量之和， P= 297.96+134.31=432.27万t C采区回采率，厚煤层不低于0.75；中厚煤层不低于0.80。薄煤层不低于0.85；设计开采的二2煤层属中厚煤层，采区回采率取为0.75。则计算可采储量为：Z=(QP) C=（9771.90432.27）0.75=7004.72万t在备用储量中，估计约为50%为回采率过底和受未知地质破坏影响所损失的储量。井田实际采出储量用下式计算： Z实际=ZZ（K1）50%/K （2-4） 式中：Z实际 井田实际采出煤量，万t； Zk矿井的可采储量，万t； K矿井储量备用系数，取1.3；由23式，得： Z实际=7004.727004.72（1.31）50%/1.3 =6182.077万t即本设计矿井实际采出煤量为6182.077万t。3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限3.1矿井工作制度按照煤炭工业矿井设计规范的规定，参考关于煤矿设计规范中若干条文修改决定的说明，确定本矿井设计生产能力按年工作日330d计算。“四六制”作业（三班生产一班准备检修）每天三班出煤，净提升时间为16h。3.2矿井设计生产能力服务年限3.2.1矿井设计生产能力本井田储量较少，设计开采煤层赋存稳定，煤层厚度大部分比较稳定，属厚煤层(4.0m)，为缓倾斜煤层（倾角8）。矿井总的工业储量为9771.90万t，可采储量为6182.077万t。地质构造简单，但煤田范围不大，故本设计初步确定矿井的设计生产能力为0.9Mt。3.2.2 井型校核下面按矿井的实际煤层开采能力，各辅助生产环节的能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核：（1）煤层开采能力矿井的开采能力取决于回采工作面和采区的生产能力，该矿由于煤层地质条件较好，煤厚度较厚，布置一个一次采全高综采工作面完全可以达到本设计的产量。（2）辅助生产环节的能力校核本矿井为中型矿井，开拓方式为平硐开拓，平硐和大巷采用3t固定式矿车运输，运煤能力和大型设备的下放可以达到设计井型的要求。工作面生产的原煤一律用强力胶带输送机运到带区（采区）煤仓，运输能力较大，自动化程度较高。辅助运输能满足矸石、材料和人员的调动要求。所以各辅助生产环节完全可以达到设计生产能力的要求。（3）通风安全条件的校核本矿井无煤尘爆炸性，瓦斯含量低，属于低瓦斯矿井。水文地质条件较好，在平硐中铺设排水沟可以满足排水要求。矿井采用对角式通风，可以满足要求。井田内大断层有F1，对于开拓影响较小，留设有保护煤柱。各（4）储量条件校核矿井的设计生产能力应与矿井的工业储量相适应，以保证有足够的服务年限。矿井服务年限的计算： T = 式中：T矿井设计服务年限，年； Z矿井可采储量，6182.077万t； A矿井设计生产能力，90万t； K储量备用系数，取1.3；由31式得：T=6182.077/(901.3)= 52.84a；因此，本矿井的开采年限符合规范的要求。本设计中第一水平采用上下山开采，第一水平大巷设在+300岩石中。开采倾斜范围为+200到+550。第一水平服务年限的计算公式为：T =28.073a式中: T第一水平服务年限，a本矿井的服务年限以及第一水平的服务年限的设计服务年限符合规定。4井田开拓井田开拓是在总体设计已经划定的井田范围内，根据精查地质报告和其它补充资料，具体体现在总体设计合理原则，将主要巷道由地表进入煤层，为开采水平服务所进行的井巷布置和开掘工程。其中包括确定主、副井和风井的井筒形式、深度、数量、位置、阶段高度、大巷位置、采（带）区划分以及开采顺序与通风运输系统。4.1井田开拓的基本问题4.1.1影响井田开拓的主要因素（1）矿区呈条带状，属高、中山地形，地势高差悬殊不是很大，总地形趋势为西高东低，三面环山，一面为谷地；（2）矿区内无河流，煤层开采不受地表水影响。我矿已留设了隔水煤柱并采取了探放水措施。（3）井田范围内有一条断层，落差10-30米。对开采影响不是很大。根据本矿的地形和地质条件，宜采用平硐或斜井开拓。4.1.2井筒形式、数目的确定（1）井硐形式的确定平硐开拓与斜井、立井开拓的优缺点比较平硐开拓的优点是：井下煤炭运输不需转载即可由平硐直接外运，因而运输环节和设备少、系统简单、费用低；平硐地面工业设施较简单，不需结构复杂的井架、绞车房和硐口车场；无需在平硐内设水泵房、水仓等硐室，减少许多井巷工程，省去排水设备，排水费用大大减少，对预防井下水灾较为有利；平硐施工条件较好，掘进速度快，可加快矿井建设；不留或少留工业场地煤柱，煤柱损失少。平硐开拓不足之处是受地形及埋藏条件限制，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，上山部分的储量大致能满足同类井型水平服务年限要求时，都应采用平硐开拓。斜井与立井开拓的优缺点比较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、井筒装备、井底车场及垌室都比立井简单，井筒延深施工方便，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。与立井开拓相比，斜井开拓的缺点是：斜井井筒长，辅助提升能力小，提升深度有限；通风路线长、阻力大，管线长度长；斜井井筒通过富含水层、流砂层施工技术复杂。对井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质情况简单，井筒不需特殊法施工的缓斜和倾斜煤层，一般可采用斜井开拓。根据自然地理条件、技术经济条件等因素，综合考虑石台煤矿的实际情况：煤层赋存较高的丘陵地区，有大面积的煤层露头，煤层埋藏较浅；矿井年设计生产能力为0.9mt/a，为中型矿井。综上所述，本矿宜采用平硐或斜井开拓。（2）主、副井井筒位置的选择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；水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。井筒沿井田走向方向的有利位置本井田形状大体呈长方形，储量分布较均，井筒的有利位置应在井田走向的储量中央，以形成两翼储量比较均匀的双翼井田，可以使井田走向的井下运输工作量最小。有利于矿井初期开采的井筒位置矿井应尽快达产，使井筒布置在第一水平的位置最优。尽量不压煤或少压煤合理布置井筒确定井筒位置，要充分考虑少留井筒和工业广场保护煤柱。地质及水文地质条件对井筒布置的影响要保证井筒、井底车场及硐室位于稳定的围岩中，应使井筒尽量不穿过或少穿过流沙层、较大的含水层、较厚冲积层、断层破碎带、煤与瓦斯突出煤层、较软煤层及高应力区。井口位置应便于布置工业场地井口附近要布置主、副生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便于地面系统间互相联接，以及修筑铁路专用线与国家铁路接轨，要求地面平坦，高差不能太大，专用线短，工程量小及有良好的技术条件。综合以上六方面的因素，结合矿井实际情况，初步提出三种本矿井井筒布置方案，如下：（一） 平硐井口的中心位置：经距-15900.0m，纬距4421623.0m；（二） 平硐井口的中心位置：经距-16940.0m，纬距4420776.2m；（三） 斜井井口的中心位置：经距-16629.8m，纬距4421069.4m；副井井筒中心位置：经距-16534.8m，纬距4221148.1m（3）风井位置的选择本井田煤层赋存条件比较好，属于缓倾斜近水平煤层，第一、二水平均采用采区式开采。由于采区上山距离煤层露头较近，所以采用一个技术、经济上可行的方案：利用采区上山直接通向地面，分区通风。而在矿区深部的部分煤层则单独布置一个风井。4.1.3工业广场的位置、形状和面积的确定工业场地的选择主要考虑以下因素：（1）尽量位于储量中心，使井下有合理的布局；（2）占地要少，尽量做到不搬迁村庄；（3）尽量布置在地质条件较好的区域，同时工业场地的标高要高于最高洪水位；（4）尽量减少工业广场的压煤损失。根据以上原则和本矿井的实际情况，工业广场与井筒布置位置相同，均位于煤田范围以外，没有压煤损失。4.1.4开采水平的确定本矿井煤层浅部标高为550m，埋藏最深处达-150m，垂直高度达700m，因此必须采用多水平开采，根据煤炭工业矿井设计规范规定，缓倾斜、倾斜煤层的阶段垂高为200350m，根据本矿井的实际条件，结合阶段斜长考虑，本矿井水平划分可有以下两种：（一）划分为两个水平 （二）划分为两个水平和一个辅助水平。4.1.5井底车场和运输大巷的布置（1）运输大巷的布置由于运输大巷要为上下水平的开采服务以及本煤层厚度为4.0m，为便于维护和使用，且不受煤层开采的影响，将水平大巷布置在距煤层底板3050m处的岩石中。这样可以跨大巷开采，不留保护煤柱，减少煤柱损失，便于设置煤仓。（2）井底车场的布置 由于井底车场一般要为整个矿井服务，服务时间较长，故要布置在较坚硬的岩层中。本矿井布置位置可以选择在煤层底板中。4.1.6矿井开拓延伸及深部开拓方案本矿井开拓延伸可考虑以下二种方案：双暗斜井延伸；双暗立井延伸。暗斜井延伸：采用两个暗斜井延伸时，暗斜井立井内铺设胶带输送机，系统较简单且生产能力大，可充分利用原有井筒能力，同时生产和延伸相互干扰少。其缺点是增加了提升、运输环节和设备，通风系统较复杂。暗立井延伸：考虑到延伸水平的垂高较大，采用暗斜井延井时，岩石掘进的工程量较大。同时立井延深通风较为方便。但以后的运输成本可能会更高。所以两种方案有待比较，以选择最优方案。4.1.7开采顺序 本井田开采顺序为先采第一水平，再采第二水平； 采区开采顺序：采用采区前进式，即由井筒向井田边界推进； 采区内回采顺序：采用后退式，即由采区边界向采区上山推进。4.1.8方案比较 根据以上分析，提出以下五种方案：（1）平硐（+200）二水平暗斜井延深开拓：平硐开拓，两水平加一辅助水平开采，平硐井筒位于+200m水平岩层中，平硐接+200水平岩石大巷，水平大巷延伸到第一水平，第一水平采用上山开采。设岩石上山，由于受上山长度的限制，在+400处辅助水平大巷，开采+400以上的煤层。西二采区上山开掘至煤层露头，作为第一水平的风井。双暗斜井延伸至第二水平0水平。二水平采用上下山开采及带区开采，岩层大巷。平面图如图4-1，2所示： 图4-1 方案一：平硐（+200）二水平暗斜井延深开拓平面图 1平硐；2+200水平大巷；3西二采区上山；4风井；5暗斜井； 60水平大巷；7东一采区上山；8东三采区下山；9东五带区水平大巷；10辅助水平大巷 图4-2 方案一：平硐（+200）二水平暗斜井延深开拓剖面图（2）平硐（+200）二水平暗立井延深开拓：平硐开拓，两水平加一辅助水平开采，平硐井筒位于+200m水平岩层中，平硐接+200水平岩石大巷，水平大巷延伸到第一水平，第一水平采用上山开采。设岩石上山，由于受上山长度的限制，在+400处辅助水平大巷，开采+400以上的煤层。西二采区上山开掘至煤层露头，作为第一水平的风井。双暗立井延伸至第二水平0水平。二水平采用上下山开采及带区开采，岩层大巷。平面图如图4-3所示： 图4-3 方案二：平硐（+200）二水平暗立井延深开拓平面图1-平硐；2+200水平大巷；3西二采区上山；4风井5辅助水平大巷；6暗立井；7石门；80水平大巷；9东一采区上山；10东五采区下山；11东三带区水平大巷（3）平硐（+300）二水平暗斜井延深开拓：平硐开拓，两水平开采，平硐井筒位于+300m水平岩层中，平硐接+300水平岩石大巷，水平大巷延伸到第一水平，第一水平采用上、下山开采。分为西二 采区和西四采区，设岩石上、下山。西二采区上山开掘至煤层露头，作为第一水平的风井。双暗斜井延伸至第二水平0水平。二水平采用上下山开采及带区开采，岩层大巷。平面图如图4-4所示：图4-4 方案三：平硐（+300）二水平暗斜井延深开拓平面图1平硐；2+300水平大巷；3西二采区上山；4西四采区下山；5风井；6暗立井；70水平大巷；8东一采区上山；9东五采区下山；10东三带区水平大巷（4）平硐（+300）二水平暗立井延深开拓：平硐开拓，两水平开采，平硐井筒位于+300m水平岩层中，平硐接+300水平岩石大巷，水平大巷延伸到第一水平，第一水平采用上、下山开采。分为西二 采区和西四采区，设岩石上、下山。西二采区上山开掘至煤层露头，作为第一水平的风井。双暗立井延伸至第二水平0水平。二水平采用上下山开采及带区开采，岩层大巷。平面图如图4-5所示：图4-5 方案四：平硐（+300）二水平暗立井延深开拓平面图1平硐；2+300水平大巷；3西二采区上山；4西四采区下山；5风井；6石门；7暗立井；80水平岩石大巷；9东一采区上山；10东五采区下山11东三带区大巷（5）斜井两水平开拓：斜井开拓，两水平开采，斜井井筒出口位于+300m煤层露头处，从+300m延伸至0m处，第一水平大巷设置在+250m岩层中，第一水平采用上、下山开采。分为西二 采区和西四采区，设岩石上、下山。西二采区上山开掘至煤层露头，作为第一水平的风井。第二水平大巷设置在0水平岩层中。第二水平采用上下山开采及带区开采。东一采区上山延伸于煤层露头，作为第二水平的风井。平面图如图4-6所示：图4-6 方案五：斜井两水平开拓平面图1斜井；2+250水平大巷；3西二采区上山；4西四采区下山；5风井；6石门；7东三带区大巷；80水平岩石大巷；9东一采区上山；10东五采区下山（1）技术比较方案一、二、三、四采用的是平硐开拓，而方案五是斜井开拓。采用平硐开拓明显的优点在于：井下煤炭运输不需转载即可由平硐直接外运，因而运输环节和设备少、系统简单、费用低；平硐地面工业设施较简单，不需结构复杂的井架、绞车房和硐口车场；无需在平硐内设水泵房、水仓等硐室，减少许多井巷工程，省去排水设备，排水费用大大减少，对预防井下水灾较为有利；平硐施工条件较好，掘进速度快，可加快矿井建设；不留或少留工业场地煤柱，煤柱损失少。特别是本矿井利用平硐开拓时，可大大降低第一水平的建设费用和生产费用。符合矿井初期投资少，投产较快的原则。所以优先选用前四种方案中的一种。方案一和方案二的区别在于第二水平是用暗斜井延深还是采用暗立井延深。两方案的生产系统都比较简单可靠。两方案对比，第一方案需多开暗斜井井筒（倾角18，2649m）和暗斜井的上、下部车场；并相应地增加了斜井的提升和排水费用 。第二方案则需多开暗立井井筒（2225m）、石门（634m）和立井井底、上部车场，并相应地增加了井筒和石门的运输、提升、排水费用。对两方案由于使用不同和延深方案而产生基建费用和生产费的差距作粗略估算如表4-1。表4-1 方案一和方案二费用差距粗略估算方案项目方案一方案二基建费/万元主暗斜井开凿649105010-4 =68.15暗立井开凿2225300010-4 =135.00副暗斜井开凿649115010-4 =74.64石门开凿63480010-4=50.72上下斜井车场（300+500）90010-4 =72.00井底、上部车场（600+1000）90010-4 =144.00小计214.79小计329.72生产费/万元暗斜井提升1.23207.980.6490.48=1199.22暗立井提升1.23207.980.2251.02=883.48石门运输1.23207.980.6340.381=929.88暗斜井排水632436535.60.05310-4=104.13暗立井排水632436535.60.1210-4=235.76小计1303.35小计2049.12总计费用/万元1518.14费用/万元2378.84百分率100%百分率157.32%粗略估算后认为：第一方案和第二方案的费用相差较大，第一方案的基建费和生产费用明显要低于第二方案。且暗斜井开拓时，矿井的提升、排水也较为方便。经过综合考虑，决定选用第一方案的暗斜井开拓。方案三和方案四的区别也在于第二水平是用暗斜井延深还是采用暗立井延深。两方案的生产系统都比较简单可靠。两方案对比，第三方案需多开暗斜井井筒（倾角17.2，2970m）和暗斜井的上、下部车场；并相应地增加了斜井的提升和排水费用 。第四方案则需多开暗立井井筒（2325m）、石门（634m）和立井井底、上部车场，并相应地增加了井筒和石门的运输、提升、排水费用。对两方案由于使用不同和延深方案而产生基建费用和生产费的差距作粗略估算如表4-2。表4-2 方案三和方案四费用差距粗略估算方案项目方案三方案四基建费/万元主暗斜井开凿970105010-4 =108.85暗立井开凿2325300010-4 =195.00副暗斜井开凿970115010-4 =111.55石门开凿70080010-4=56.00上下斜井车场（300+500）90010-4 =72.00井底、上部车场（600+1000）90010-4 =144.00小计230.40小计395.00生产费/万元暗斜井提升1.234000.9700.48=1899.65暗立井提升1.234000.3251.00=1326.00石门运输1.234000.6340.381=985.54暗斜井排水632436537.80.05310-4=110.56暗立井排水632436537.80.1210-4=250.32小计2000.21小计2561.86总计费用/万元2230.61费用/万元2956.86百分率100%百分率132.56%粗略估算后认为：第三方案和第四方案的费用相差较大，第一方案的基建费和生产费用明显要低于第二方案。且暗斜井开拓时，矿井的提升、排水也较为方便。经过综合考虑，决定选用第三方案的暗斜井开拓。留下的方案一和方案三相比，两方案的总费用，基建费用和生产费用相差不大，需要通过详细的经济比较，才能确定两个方案的优劣。（2）开拓方案详细经济比较第一、第三方案有差别的建井工程量、生产经营工程量、基建费、生产经营费和经济比较结果，分别计算汇总于下列表中：表4-3 方案一和方案三的建井工程量项目方案一方案三初期平硐井筒/m19331124运输大巷/m1058838后期主暗斜井/m649970副暗斜井/m649970运输大巷/m27094334井底、井上车场/m500+300500+3004-4表 方案一和方案三的基建费方案一方案三工程量/m单价/元m-1费用/万元工程量/m单价/元m-1费用/万元初期
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