资源描述
1 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 交通位置开元煤矿现矿井工业广场东距寿阳县城约14 km，井田中部有寿阳段王运煤铁路专用线，井田南部有石太铁路线，经寿阳东站可达全国。寿阳站通往全国各大城市里程见表1-1。表1-1 寿阳站通往全国各大城市里程表地名石家庄北京秦皇岛连云港上海郑州西安里程km铁路150 4338319881416 562 732公路160 48575013501750 570307国道从井田中部通过，太（原）-旧（关）高速公路从井田南部通过，交通十分方便。交通位置图见图1-1.图1-1 交通位置图1.1.2 地形地貌井田位于寿阳、阳泉构造堆积盆地区的西北部，属黄土丘陵地貌，梁、峁比较发育且平坦，沟谷多呈“U”字形宽谷、井田内大面积为第四系黄土及第三系红土所覆盖，冲沟中有基岩出露，为石炭系太原组及二叠系上、下石盒子组地层。井田地势总的趋势为西高东低，北高南低，最高点在井田西南的寺儿沟，标高为1247.3 m；最低点在井田东南的寺庄，标高为1062.7 m，最大高差为184.6 m，一般相对高差多在40-100 m之间。1.1.3 气象井田地处黄土高原，气候干燥，昼夜温差变化大。降水量：平均年降水量为505.41 mm，降水多集中在6-9月，7、8两个月最多，多为暴雨常夹冰雹；蒸发量：平均年蒸发量为1754.16 mm,年最高达2265.0 mm，年最低为1483.8 mm；气温：年平均气温为7.60，一月份最冷，平均-8.80，七月份最热，平均气温为21.60 ；风向：风向夏季为东南、冬季为西北；风速：年平均风速为2.48 m/s，最大月平均为3.9 m/s，最小月平均为1.0 m/s；霜期：初霜期9月中旬，终霜期为次年的4月中旬，长达7个月之久，全年无霜期为148天；冻土深度：最大冻土深度为1.10 m。1.1.4 地震按山西省城市（县城）地震基本烈度区划图，该区属七级基本地震烈度区。1.1.5 电源条件现矿井工业场地建有35 kV变电所，双回35 kV电源引自新元煤矿110 kV降压站。风井工业场地两回6 kV供电电源,均引自开元矿35 kV变电所的6 kV不同母线段。当其中任一回路发生故障时,另一回能担负风井全部负荷用电。1.1.6 水文情况矿区内的河流属黄河流域汾河水系。较大的河为龙门河，自北西向南东流经井田中部，为季节性河流。龙门河在白家庄与人字河汇合，向南东至寿阳县折向南西入潇河，向西注入汾河。1.1.7 水源条件2000年在矿井工业场地内已打一眼深井，通过抽水试验，各项指标均满足国家生活及工业用水标准。风井工业场地供水水源为水车送水或打浅井及利用矿井井下排水。1.1.8 矿区工农业生产概况该区以农业为主，农作物以玉米、谷子、豆类为主，此外种植一些经济作物，如蔬菜、瓜果等。工业主要以是采矿、冶炼及建材为主。图1-2地质综合柱状图1.2 地质特征地层井田位于沁水煤田西北隅，属掩盖半掩盖区，新生界地层广泛分布，基岩零星出露于沟谷之内。地层由老到新依次为：奥陶系中统；石炭系中、上统；二迭系；第三系；第四系。（1）奥陶系（O）. 中统上马家沟组（O2s）厚度为180.00325.00 m，平均厚度为298.32 m。由浅灰、深灰色厚层白云质灰岩，含泥岩，角砾状泥灰岩等组成，灰岩质纯致密，普遍具有不均匀岩化现象。. 中统峰峰组：（O2f）厚度为122.59238.30 m，平均厚度为166.53 m,由灰、黑、浅灰色白云质灰岩，花斑灰岩等组成，下部含石膏条带，局部含星状黄铁矿。（2）石炭系 (C). 中统本溪组（C2b）厚度为29.9468.62 m,平均厚度为47.97 m。主要由浅灰、灰色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、铝质泥岩及2-4层石灰岩组成，夹浅灰色细粒砂岩及2-3层煤线。底部为透镜状分布的山西式铁矿及G层铝土矿，与下伏地层平行不整合接触。. 上统太原组（C3t）厚度为104.11-134.21 m,平均厚度为120.78 m。以K1砂岩连续沉积于本溪组之上，由灰色、灰白色砂岩，灰黑色砂质泥岩、泥岩、深灰色石灰岩及煤层组成。石灰岩一般有4层，自下而上依次为K2下、K2、K3及K4石灰岩。含煤11层，编号依次为8、9上、9、11、12、13、13下、15、15下、16、17号，其中8、9、15、15下号4层可采。（3）二叠系（P）. 下统山西组（P1s）厚度为48.2270.00 m，平均厚度为60.00 m。由灰、灰白色中细粒砂岩，深灰、灰黑色砂质泥岩、泥岩和煤层组成。底部以K7砂岩连续沉积于太原组之上。本组含煤6层，编号依次为1、2、3、4、5、6号，其中3、6二层可采。. 下统下石盒子组（P1x）厚度为111.60133.14 m，平均厚度为122.60 m。以底部K8砂岩连续沉积于山西组之上，下部为灰黄、灰绿、灰黑色中细粒砂岩、砂质泥岩、泥岩、铝质泥岩等。组成K8砂岩为灰、灰白色粗-细粒砂岩。上部为灰、灰绿色、灰黄色中粗粒长石，石英砂岩夹紫红色砂质泥岩、泥岩。顶部为1-2层铝质泥岩或含铝质泥岩，富含菱铁质鲕粒，风化后呈鲜艳的紫红色斑块，俗称“桃花泥岩”，可作为辅助标志层，与顶部的上石盒子组分界。. 上统上石盒子组(P2s)厚度为235.00438.45 m，平均厚度为345.00 m，以K12（狮脑峰砂岩）为界分为上下两段。a.下段(P2s)自K10砂岩底至K12砂岩底。下部以黄绿色、灰绿色中细粒砂岩为主，夹黄褐、黄绿、紫褐色泥岩及砂质泥岩。上部以灰褐、暗紫等杂色砂质泥岩为主，夹黄绿色中细粒砂岩。b.上段(P2s2)自K12砂岩底至K13砂岩底。K12砂岩为灰白色厚层状含砾中粗砂岩、泥质、硅质、硅质胶结。其上为黄绿色、暗紫色细粒长石、石英砂岩与暗紫色、黄绿色砂质泥岩互层。（4）第三、第四系（R+Q). 上第三系上新统(N2)厚度为025 m，由鲜红、暗紫色粘土，紫红色细砂岩，浅灰色砾岩组成，不整合覆于各不同时代基岩之上。. 下更新统(Q1). 中更新统(Q2)厚度为1030 m，淡红、褐黄色亚粘土、粘土，夹古土壤层及1-3层钙质结核，底部为淡红色砂砾石层。. 上更新统(Q3)厚度为015 m，井田内广泛分布，为淡灰黄、土黄色亚粘土、亚砂土、含钙质结核垂直节理发育。. 全新统（Q4）厚度为020 m，分布于各大沟谷之内，为近代冲洪积物、基岩风化砂土层。1.2.2 地质构造（1）区域地质构造开元井田位于沁水煤田寿阳矿区西北部，阳曲一盂县纬向构造带南翼，其东西两侧受太行经向构造带和新华夏系构造的控制，南部受寿阳西洛南北向构造带的影响，整个矿区是在纬向与经向和新华夏系构造复合控制之下。（2）井田地质构造开元煤矿井田总体构造形态为一走向东西，向南倾斜的单斜构造，在此单斜上发育有次级的宽缓褶曲，使井田呈舒缓的波状起伏，煤层倾角为2-8，平均倾角为6。. 褶曲井田内发育较大褶曲二条。放马沟向斜：位于井田中部，放马沟村南。走向近东西，北翼倾角110，南翼倾角480。井田内延伸约2500 m。上峪背斜：位于井田中部，放马沟向斜南。两翼倾角460。. 断层该井田断层比较发育，断层走向大致成北东东向，主要受东西向区域构造（即：放马沟向斜、上峪背斜）的影响，其中被钻探或巷道揭露、三维地震探测的较典型的断层表述一下（见表1-2、1-3）。a.F12正断层位于井田西北部，放马沟村北。走向近东西，倾向南，倾角70800。为209和H1号孔所揭露，209号孔缺失K3K2下地层，使太原组地层缩短35 m。H1号孔太原组缺失K3灰岩及其上、下部地层，使地层缩短17 m。故该断层断距在1735 m间，井田内延伸长度约1200 m。b. Fll正断层位于F12断层南，属其分支断层。走向北东，倾向南东，倾角750，断距20 m，延伸长度约160 m。c. F13正断层位于井田西北部，F12断层北，走向北东，倾向南东，倾角850，断距15 m，延伸长度600 m。表1-2 井田大型断裂构造统计表断层序号断层性质落差延伸长度钻孔或巷道揭露备注1（F12）正17351200209、H1钻孔井田西北部放马沟村北2（F11）正20160位于F12断层南属其分支断层3（F13）正15600位于F12断层北走向北走向北东倾向南东4（F14）正7430位于F13断层西与F12断层基本平行延伸5（F19）正60023#孔揭露走向北东东倾向南6（F53）正16301500210#孔揭露位于F12断层北走向近似东西倾向南7（F54）正7.0500H2#孔揭露推断其走向北东东倾向南8（F62）正12.0670巷道揭露位于井田西北角走向北东东倾向南9（Fh1）正6.0115巷道揭露位于井田北部H5号孔东走向东西倾向北10（Fh2）正6.0110巷道揭露位于Fh1断层南走向北西倾向南西11（Fh3）正8.0130位于H5号孔南走向北东倾向北西12（Fh4）正7.0380巷道揭露位于P35号孔南走向北东东倾向南13（Fh5）正5.0130巷道揭露位于Fh4断层南走向近东西倾向南 根据2002.6山西省寿阳县地方国营黄丹沟煤矿矿产资源储量核实报告断层整理表1-3 5 m以上落差断层特征一览表（三维地震带内）煤层断层序号断层性质落差延伸长度备注3#1正5.0125三维带内北西处走向近似东西2正10.5240三维带内南西处走向近似东西3正9.0300三维带内中部走向北东4正7.0160三维带内中部走向北西5正7.0250三维带内中东部走向北西6正30.0480三维带内中东部走向近似东西9#1正8.0160三维带内北西部走向近似东西2正8.0300三维带中部走向北东3正7.0130三维带中部走向北西4正7.0180三维带中部走向北西5正7.0130三维带中部走向北西6正7.0250三维带中东部走向北西7正30.0720三维带中东部走向近似东西15#1正10.0200三维带西部走向近似东西2正10.0300三维带中部走向北东3正5.0200三维带中部走向北西4正7.0150三维带中部走向北西5正27.0720三维带中东部走向近似东西6正9.0170三维带中东部走向北西15#下1正10.0180三维带西部走向近似东西2正10.0280三维带中部走向北东3正5.0160三维带中部走向北西4正7.0120三维带中部走向北西5正27.0750三维带中东部走向近似东西6正9.0100三维带中东部走向北西d. F14正断层位于井田西部，F13断层西，走向近东西，与F12断层基本平行延伸，倾向北，断距7 m，延伸长度430 m。e. F19正断层为23号孔揭露，测井解释断点深度348.40 m，6号煤断失，推断其走向北东东，倾向南，断距8 m，延伸长度600 m。f. F53正断层位于F12断层北，走向近东西，倾向南，倾角800，断距1630 m，延伸长度1500 m。210号孔所遇即该断层。g. F54正断层为H2号孔揭露，测井解释断点位置431.20 m，推断其走向北东东，倾向南，断距7 m，延伸长度500 m。h. F62正断层位于井田西北角，为生产矿井巷道中所见，走向北东东，倾向南，倾角750，断距12 m，延伸长度约670 m。i.Fh1逆断层位于井田北部，H5号孔东，巷道中所见，走向近东西，倾向北，倾角750，断距6 m，延伸长度115 m。j.Fh2正断层位于Fh1断层南，巷道中所见，走向北西，倾向南西，倾角750，断距6 m，延伸长度110 m。k. Fh3正断层位于H5号孔南，走向北东，倾向北西，倾角750，断距8 m，延伸长度130 m。l. Fh4正断层位于P35号孔南，巷道中所见，走向北东东，倾向南，倾角750 ，断距7 m，延伸长度380 m。m. Fh5正断层位于Fh4断层南，巷道中所见，走向近东西，南倾，倾角750，断距5 m，延伸长度130 m。另外，三维地震勘探中发现一条落差30 m的断层，小于15米断层36条；开采过程尚见到几条断距23.5 m，延伸不长的层间小断层。. 陷落往井田内陷落柱已证实的有35个，最大者长轴90 m，短者20 m；地表所见陷落极少，隐伏较多；三维地震解释28个，最大者长轴254 m,短者20 m。陷落柱其规模大小不等，形状以圆形和椭圆形为主。. 岩浆岩井田内无岩浆岩侵入现象，故对煤层及煤质无影响。1.2.3 水文地质（1）含水层及隔水层井田主要含水层自下而上为奥陶系中统石灰岩含水层、石炭系上统太原组石灰岩含水层、二迭系砂岩含水层、第四系砂石层等，各含水层分述如下：. 奥陶系中统石灰岩岩溶含水层奥陶系中统埋深130570 m，井田北部外围大面积出露，本统分上、下马家沟组及峰峰组，以上马家沟组石灰岩含水层富水性最强。奥灰水位标高为+630 m，井田内仅15号及15下号煤层在井田南部低于该标高。. 石炭系上统太原组石灰岩溶蚀裂隙含水层太原组含水层主要是K2、K2、K3、K4层石灰岩层，石灰岩单层厚度为2-3 m，一般富水性弱，单位涌水量为0.0035 L/s.m，渗透系数为0.0165 m/d，水位标高为913.52 m。水质类型HCO3C1-Na型。. 二迭系砂岩裂隙含水层山西组，下石盒子组，主要以K7、K8砂岩及3号煤顶板砂岩为主要含水层，砂岩厚度大，且不稳定，单位涌水量为0.0004 L/sm,渗透系数为0.0019 m/d,水位标高为1003.07 m,水质属HCO3C1-Na型。上石盒子组，主要以K10、K12等砂岩为主要含水层，砂岩厚度不大且不稳定，单位涌水量为0.234 L/sm,渗透系数为0.13 m/d,水位标高为1083.27 m,水质属HCO3-CO3Na型。. 第四系砂砾石层含水层广泛分布的第四系更新统及分布在河谷中的第四系全统，其砂砾石层含孔隙水。雨季含水丰富，旱季含水很小。本井田内主要隔水层有，奥灰顶面至15下号煤层顶板间的岩层，以泥质岩类为主，厚度为80 m左右，石炭、二迭系各含水层间的岩层，也以泥质岩类为主，厚度大，沉积稳定。（2）矿井充水条件矿井主要充水含水层为山西组砂岩裂隙含水层，及太原组石灰岩溶蚀裂隙含水层，各含水层富水性弱，对矿井充水影响小，井田内奥灰水位标高为+630 m左右，由于隔水层的存在，开采上组煤时，奥灰水对矿井无影响。井田内河谷第四系全新统砂砾石含水层距最上一层可采煤层3号煤100 m，因此，煤层开采一般不受河谷第四系含水层地下水的影响。（3）矿井涌水量根据阳煤集团地质处提供的矿井涌水资料：矿井正常涌水量为140 m3/h，最大涌水量为220 m3/h。1.3 煤层特征主要含煤地层为山西组和太原组含煤地层总厚度为180.78 m，煤层总厚度为17.83 m，含煤系数9.9%。共含16层煤，自上而下依次为1、2、3、4、5、6、8、9、11、12、13、13下、15、15下、16、17号。其中南部分区为3、9、15、15下号煤层可采。1.3.1 各可采煤层分述如下：(1). 3号煤位于山西组中部，K8砂岩下20.0 m左右。煤层厚度为1.60-2.50 m，平均厚度为2.20 m。南部分区东、西两侧变薄不可采，中间部分全部可采。煤层结构简单，含或偶含1层夹石。顶、底板岩性以砂质泥岩和泥岩为主。本煤层属局部可采煤层。(2). 9号煤位于太原组上部，K4灰岩以上20 m左右，煤层厚度为3.51-5.80 m，平均厚度为4.93 m，南部分区西部9号煤与8号煤合并，煤层明显增厚，煤层含夹石在04层，其岩性为泥岩或炭质泥岩，厚度一般小于0.20 m，煤层结构简单。顶板为泥岩或砂质泥岩，局部为中、细粒砂岩。底板为砂质泥岩、泥岩、局部为粉砂岩或细粒砂岩。本煤层属全分区稳定可采煤层。(3). 15号煤位于太原组下部，K2石灰岩为其直接顶板，局部有薄层炭质泥岩伪顶。煤层厚度为5.997.25 m，平均厚度为3.57 m。底板为泥岩、砂质泥岩，局部为粉砂岩或细粒砂岩，本煤层属可采煤层。(4). 15下号煤位于太原组下部，距15号煤0.8014.4 m，为太原组最下一层可采煤层。煤厚度为平均6.6 m。煤层结构简单-复杂。顶板岩性为中、细粒砂岩或砂质泥岩，底板岩性为砂质泥岩、细粒砂岩，局部为炭质泥岩或粉砂岩。本煤层属全分区稳定可采煤层。表1-4 煤层特征表煤号平均厚度煤层间距（m）最小一最大平均夹石层夹石厚度（m)稳定性32.2024.9269.1243.949.670.0864.00.814.45.501较稳定94.93040.2稳定153.57030.2较稳定15下6.6稳定1.3.2 煤质各煤层为中高变质煤层，煤种属瘦煤、贫煤。原煤灰分分别为3号煤25.19%；9号煤35.10%；15号煤24.47%；15下号煤28.96%。硫分分别为：3号煤0.34%；9号煤0.71%；15号煤2.81%；15下号煤1.36%。原煤挥发分：3号煤14.0121.52%；9号煤13.2434.51%；15号煤11.4923.70%；15下号煤12.9627.37%。发热量分别为：3号煤26.72 MJ/kg；9号煤22.15 MJ/kg；15号煤25.44 MJ/kg；15下号煤23.00 MJ/kg。1.3.3 瓦斯、煤尘及煤自燃和地温(1). 瓦斯瓦斯涌出量6.69 m3/t，属低沼气矿井。(2). 煤尘爆炸性开元煤矿委托煤炭科学研究总院抚顺分院瓦斯实验室于2007年9月对可采煤层进行了测试，各煤层均无爆炸性。(3). 煤的自燃开元煤矿委托煤炭科学研究总院抚顺分院通风防灭火实验室于2007年9月对可采煤层进行了测试，各煤层为三类不易自燃。(4). 矿井地温本井田内地温正常，地温梯度1.46 /100m。2 井田境界和储量2.1 井田境界开元煤矿井田位于山西省寿阳县城西北14 km处，地理坐标：东经11259241130247，北纬375506375835，井田成长方形，南北长约5.5 km，东西长约5 km，面积27.5 km2，如图2-1所示。四邻关系：西与寿阳县段王煤矿相接，南与阳煤集团新元矿井井田相接，东与寿阳县平舒乡小煤矿相邻。2.2 井田勘探井田勘探工作(1)原华北煤田地质勘探局大地队及148队，于1957年-1958年自盂县经寿阳至太原作过三等点45个和四等点65个，19581960年国家测绘局又布设由太原经寿阳至盂县一、二等网和部分军控点，精度均能满足相应等级精度要求。但是三、四等先于一、二等网施工，故一、二等网点未联测在三、四等网之内。从阳泉发展到太原，平面坐标位移达2-3 m之多。为提高三、四等点精度和归算到国网上来，进行了改建工作。(2) 改建工作于1978年9月至1979年10月由148队测量分队担任，主要是满足航控急需及煤炭资源开发之用，在国家一、二等点基础上布设三等网65点，四等点保持原来图形结构，只在个别处予以补充，总共点数为55个，新建6m钢标10座，其余均利用旧有觇标。标石分上、下两层，按1:1000、1:5000地形测量规范中有关标石规格制作，唯原军控点为一层柱石，因不宜更动，予以利用。在等级点稀少地区，又用5小三角补充，埋一层混凝土柱石。坐标为1954年北京坐标系（中央子午线111，六度带投影），高程为1956年黄海高程系。(3) 控制精度按国家三角测量和精密导线测量规范进行作业。使用瑞士T3或T2经纬仪，水平角按全圆方向观测法（依仪器类型），等点观测9或12测回，等点观测6或9测回，天顶距按中丝法4测回观测，小三角用T2经纬仪水平角和天顶距各测3测回，其精度见表21。图2-1 井田范围表2-1精度表等级三角形闭合差测角中误差网之角度边长(km)最弱点位中误差(m)最大最小平差后菲莱罗最大最小最大最小mxmyms东5.482.051.441.3497386.572.280.030.030.046.011.951.381.37125219.372.280.0250.020.034西6.923.162.061.4685349.241.890.030.020.04小三角1364.154.113.991.880.040.040.05小三角732.031.874.791.020.010.010.02小三角931.871.633.670.720.020.020.03起算数据、等点抄自山西省测绘局，计算在西安市707部队利用DTS-18机（990点程序），用间接观测平差法解算，采用的是点松弛法，高程用逐次趋近法平差。(4) 报告用1:5000地形图，系1978年民航二中队航空摄影，像片为23X23 cm大像幅黑白像片，像片比例尺为1:18000，代号为7852航区。航测调绘于1979-1981年由我队测量分队按煤炭部航测大队制定的1:5000-1:10000航测外业技术要求作业的。内业成图于1982年由煤炭部航测大队采用微分法成图，三度带投影，中央子午线1140，基本等高距为5 m。图式根据1974年版1:5000-1:10000地形图符号描绘，图幅采用国际统一分幅和编号法。经验收，地形图质量精度能满足规范要求。钻孔测量工作本井田历经普查、普补、详查、精查勘探以及生产补钻，共施工钻孔46，总进尺13319.32 m（表2-2）1、19601962年，坪头普查补充勘探由119队完成，1962年12月提交普查报告，山西省煤管局技委会于1963年9月10日（第03号）文审查批准，勘探面积120 km2，批准储量1292.58 Mt。黄丹沟煤矿属坪头普查区的一部分，井田内有普查孔6个，钻探进尺1482.42 m，其中全取芯孔3个，无岩芯孔3个。钻探评级煤层17层，甲级12层，乙级2层，丙级2层，废1层。测井评级煤层26层，甲级3层，乙级14层，丙级9层。2、1960年148队在河底一带进行精查勘探时，在本矿内施工钻孔7个，进尺2231.40 m，其中全取芯孔2个，无岩芯孔5个。钻探见煤层8层，甲级3层，乙级1层，丙级3层，废1层；测井煤层28层，其中甲级3层，乙级21层，丙级4层。经详查钻孔验证，测井施工质量有将灰岩或高阻砂岩解释为煤的现象。3、19811985年，148队进行了寿阳矿区坪头勘探区详查，矿内施工钻孔6个，进尺2640.87 m，均为煤系取芯孔。按1978年部颁煤田地质勘探钻孔质量标准验收评级，钻探甲级孔1个，乙级孔5个，测井全为甲级孔。钻探见可采煤层30层，其中甲级22 层，乙级8层；测井评级煤层32层，全为甲级。测井质量良好，钻探质量较好。表2-2 钻探工程量一览表孔数（个）进尺(m)全取半取不取合计取芯不取芯合计坪头普查补充119队19601962年336770.89711.531484.2河底精查148队1960年257576.811654.592231.40坪头详查148队19811985年661228.841412.032640.87黄丹沟精查148队1985年735152526.672666.065192.73生产补钻晋中勘探队1985年11108.57108.57采区补钻148队1995年11105.10130.44235.54生产补钻阳煤集团地测处2002年441427791427.79生产补钻阳煤集团地测处2004年66948.14948.14合计231013467692.816574.6514267.464、1985年，148队为黄丹沟煤矿进行了精查勘探，共施工钻孔15个，总进尺5192.73 m，其中全取芯孔7个，煤系取芯孔3个，无岩芯孔5个。按1978年部颁煤田地质勘探钻孔质量标准验收，钻探甲级孔8个，乙级孔6个，丙级孔1个；测井甲级孔8个，乙级孔7个。钻探验收煤层48层，其中甲级32层，乙级12层，丙级4层；测井评级煤层82层，其中甲级78层，乙级4层，施工质量较好。本次勘探只绘制了一号井田5层煤层底板等高线及储量计算图，没有文字说明。5、1985年4月晋中煤田地质勘探队为黄丹沟煤矿施工生产补充钻探，井田内施工1个孔，编号为黄生-1号孔，进108.57 m。该孔虽钻探全取芯，但煤层未采样化验；全孔未进行物探测井及孔斜测量，资料只作参考。6、1995年7月，148队为原一号井田旧井采区施工补充勘探孔1个，进尺235.54 m，煤系地层取芯。经验收，钻探、测井质量均为甲级，钻探验收煤层4层、2层优质，2层合格；测井验收煤层4层，全为优质层，资料可靠。并于1995年9月提交山西省寿阳县黄丹沟煤矿旧井采区地质说明书。7、1997年，148队受黄丹沟矿委托，通过收集以往的勘查资料，结合矿井地质调查和井下煤层厚度控制点的测量以及取样化验，经过比较充分综合整理、研究，提交了山西省寿阳县黄丹沟煤矿矿井地质报告。该报告于1998年6月18日修改后，经山西省储委办公室复核后，报省储委审核并签发决议书，由山西省矿产储量委员会以晋储字199815号批准。该报告的编制使井田的查明程度得到了进一步提高，是本井田最为完整的地质成果。该报告是编制本报告的主要基础资料。8、2002年1月起，阳煤集团地质测量处为黄丹沟煤矿进行了生产补充勘探，截止6月底共完成补钻4个，总进尺1427.79 m，全部为取芯孔，特级孔2个，甲级孔2个；钻探见可采煤层17层，其中优质11层，合格6层。全部进行了数字化测井，所见可采煤层全部为优质。钻孔均进行了简易水文观测。9、2004年5月，阳煤集团地质处再次对黄丹沟井田东北翼15号煤合并区进行补充勘探，共布设钻孔6个，全部施工完毕总进尺914.14 m，该孔全部为取芯孔，钻孔等级为特级，其中，k-8揭露的15号煤层，k-9揭露的15号和15下号煤层，均为可采煤层。其余钻孔15号煤层均为不可采煤层。K-8、K-9钻孔均进行数字化测井，所见可采煤层均为优质。本次补勘揭露的可采煤层均符合煤田钻孔质量验收标准的优质或合格。2.3 矿井各类储量的计算2.3.1 矿井地质资源储量的计算井田范围内的地质资源储量是矿井设计的基本依据。用分组的方法来计算地质资源储量。分组计算的原则为倾角相差不大。根据井田地质等高线图结合分组计算原则，把井田共划分为若干个组。煤炭地质资源储量计算公式一般为：Zg=SM/COS (2.1)其中：Zg矿井的地质资源储量，Mt； S井田水平面积，km2；M煤层的厚度，m；煤的容重，t/m3；煤层倾角，。计算见表2-3。表2-3 煤层地质资源储量计算分块分块倾角()实际面积(km2)分块煤层平均厚度(m)分块储量(Mt)A-15.6 4.50 7.01 45.33A-22.4 1.46 6.52 13.62A-312.3 5.69 6.84 56.97A-44.55.25 6.50 48.95A-54.210.11 6.44 93.36注：煤层煤的容重为1.43 t/m3，平均厚度为6.60m由上述表格的数据可得：整个井田范围矿井的地质资源/储量Zd=258.23 Mt按照煤炭矿井工业设计规范规定矿井地质资源储量的分类如下：控制的资源量 332地质资源量333k推断的资源量 333工业资源储量探明的资源量 331边际经济的基础储量2M11经济的基础储量111b次边际经济的资源量2S11边际经济的基础储量2M22经济的基础储量122b次边际经济的资源量2S22矿井工业资源储量按下式计算：矿井工业资源储量111b122b2M112M22333k其中探明的资源储量、控制的资源储量、推断的资源储量各占地质储量的60、30、10。根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%的是经济的基础储量，30%的是边际经济的基础储量，则矿井工业资源/储量：Z111b=2582360%70%=10845.66万tZ122b=2582330%70%=5422.83万tZ2M11=2582360%30%=4648.14万tZ2M22=2582330%30%=2324.07万t由于地质条件简单，k在0.8以上取值。Z111b=2582310%k=2065.84万t矿井的工业资源/储量计算整个井田范围矿井的工业资源/储量Zg=253.07 Mt矿井设计资源/储量（1）矿井永久保护煤柱损失量井田边界保护煤柱边界保护煤柱可按下列公式计算：Z边界=LbM (2-2)式中：Z边界边界保护煤柱损失量，t；L边界长度；b边界宽度，边界煤柱每侧留设20 m煤柱；M煤层厚度；煤的容重。则井田的边界保护煤柱为：该煤层的平均厚度为6.60 m，容重为1.43 t/m3；本煤层的边界长21.6 km。Z15=21.6103206.601.43=4.08 Mt则边界煤柱损失为Z边界=4.08 Mt2）断层保护煤柱断层保护煤柱可按下列公式计算：Z断层=LbM (2-3)式中：Z断层断层煤柱损失量，t； L断层长度，1.90 km；b煤柱宽度，断层煤柱每侧留设20 m煤柱； M煤层厚度，m；煤的容重，t/m3。则井田的断层保护煤柱为：则断层煤柱损失为Z边界=1.90103207.01.432=0.72Mt煤层矿井设计资源/储量Z设计= Z工业- Z边界- Z断层(2-4)整个井田范围的矿井设计资源/储量Zs=248.27 Mt煤层矿井设计可采资源/储量（1）煤柱损失工业广场永久煤柱根据煤炭工业设计规范有关条文，不同井型与其对应的工业广场面积见表2-4。由表2-4可知，并结合本设计井型（2.4 Mt/a），应该是24.0公顷，即0.24km2，但是考虑到近些年来建筑技术的提高，建筑物不断向空间发展，所以，工业广场的面积都由缩小的趋势。本设计取1.0的系数，则工业广场的面积为0.24 km2。长轴定为600 m，短轴定为400m。采用垂直剖面法计算工业广场的压煤损失，围护带的宽度取20 m。表2-4工业广场占地面积表井型/Mta-1占地面积/公顷（Mt）-12.4101.21.8120.450.9150.90.318表2-5岩层移动角煤层名称广场中心深度/m煤层倾角/()煤层厚度/m冲击层厚度/m冲击层移动角/()走向移动角/()上山移动角/()下山移动角/()1539011.06.90 4045757555由此根据上述以知条件，画出如图2-2所示的工业广场保护煤柱的尺寸：图2-2 工业广场保护煤柱由图可得出保护煤柱的尺寸为：S=梯形面积=（上宽+下宽）高/（2COS）（2-5）则：S15=（912.9+888.1）855.5/（2COS11.0）=784993则：工业广场的煤柱量为： Z=SM（2-6）式中：Z工业广场煤柱量，t； S工业广场压煤面积，；M煤层厚度，m；煤的容重，t/m3。则：Z工广=7849936.901.43=7.75Mt井筒保护煤柱由于主、副井井筒保护煤柱全在工业广场保护煤柱范围内，故不用参与井筒煤柱的计算，而风井的保护煤柱又在井田边界煤柱范围内，故不用重复计算。则煤柱损失汇总见表2-6。表2-6保护煤柱损失保护煤柱名称数量/Mt合计/Mt工业广场煤柱5.18 5.18井筒煤柱（2）矿井的可采储量矿井的可采储量按下式计算：Zk=(Zg-P)C （2-7）式中：Zk矿井的设计可采资源/储量；MtZg矿井的设计资源/储量，248.27 Mt；P保护工业场地、井筒留设的永久煤柱损失量，5.18 Mt； C采区采出率，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，本矿取0.75。则：Zk=（）0.75 =180.39 Mt3 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设计规范规定：矿井设计生产能力按年工作日330 d计算，每天净提升时间为16 h。矿井采用“三八”制工作制度，两班生产半一检修，每班工作8 h。3.2 矿井设计能力及服务年限确定依据煤炭工业矿井设计规范第条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后确定。矿区规模可依据以下条件确定：(1)资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大；(2)开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市），交通（铁路、公路、水运），用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条件好者，应加大开发强度和矿区规模;否则应缩小规模；(3)国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据；(4)投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。3.2.2 确定矿井设计生产能力对矿井设计生产能力提出了1.5 Mt/a、1.8 Mt/a、2.4 Mt/a和3.0 Mt/a四个方案。经分析比较论证，确定设计生产能力为2.4Mt/a。其理由如下：(1)井田内煤层生产能力不是太大，储量不是太大，其可采储量为180.39Mt。故井田有建设2.4Mt/a的条件；(2)井田内地质构造及水文地质条件简单。主要断层仅有两条。属于低瓦斯矿井，但、且煤层没有自燃发火倾向性。故井田有建设2.4 Mt/a的条件；(3)具有良好的外运条件。307国道从井田中部通过，太（原）-旧（关）高速公路从井田南部通过，交通十分方便；(4)井田内煤质好，煤炭用户落实，因此市场有保障；(5)矿井有较合理的服务年限。井型确定为1.8Mt/a时，服务年限为77.08 a ，服务年限过长；井型确定为1.8 Mt/a时，服务年限为77.91 a，可满足要求;井型确定为2.4 Mt/a时，服务年限为57.82 a；而井型确定为3.0 Mt/a时，服务年限为46.25 a，显然服务年限不足；(6)近十年以来，我国煤矿已有很多大型矿井投产。因此生产管理经验方面比较成熟。经上述分析论证，矿井总体设计确定井型为2.4Mt/a是较合理的。矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应，我国各类井型的矿井和第一水平的设计服务年限如表3-1所示。表3-1 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力/Mta-1矿井设计服务年限 /a第一开采水平服务年限 /a煤层倾角煤层倾角煤层倾角456及以上70353560301.22.4502520150.450.9402015150.90.3各省自定矿井可采储量Zk、设计生产能力A、矿井服务年限T三者之间的关系为：T = Zk / (A K) （3-1）式中：Zk矿井设计可采储量，180.39 Mt；A设计生产能力，2.4 Mt/a；K矿井储量备用系数，取1.3；T矿井服务年限，a。则矿井服务年限为：T =180.39/（2.41.3）=57.82a矿井第一采区可采储量Zk1、设计生产能力A、矿井第一采区服务年限T1三者之间的关系为：T1 = Zk1 / (A K) （3-2）式中：Zk1矿井可采储量，91.16 Mt；A设计生产能力，2.4 Mt/a；K矿井储量备用系数，取1.3；T1矿井服务年限，a。则首采区服务年限为：T =91.16/（2.41.3）= 29.21 a因此矿井服务年限符合煤炭工业矿井设计规范要求。3.2.4 井型校核按矿井的实际煤层开采能力，辅助生产能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核：(1)煤层开采能力井田内总煤厚6.6 m，为厚煤层，赋存稳定，厚度变化不大。煤层倾角平均8，地质条件简单，根据现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，可以布置一个综放工作面。(2)辅助生产环节的能力校核矿井设计为大型矿井，开拓方式为立井两水平开拓。主井采用大型箕斗提升煤炭，工作面生产的原煤经运输平巷胶带输送机到大巷胶带输送机运到井底煤仓，运输能力大，自动化程度高；井下采用矿车辅助运输，运输能力大，调度方便灵活。(3)通风安全条件的校核本矿井为低瓦斯矿井，瓦斯涌出量低，但煤尘无爆炸危险，各煤层均为三类不易自燃煤层。矿井投产后采用中央并列式通风。轨道大巷进风，煤炭运输巷道回风，工作面采用后退式U型通风，详细通风系统请参照第五章内容。通过第九章的通风设计知这种通风方式可以满足矿井通风需要。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煤体，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，应照顾到不同煤质、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小，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。本矿井煤层倾角平均为8，为缓倾斜煤层；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，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立井。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。经后面方案比较确定主、副井筒位置在井田中央（具体见开拓图）。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，即井田中部。工业场地的形状和面积：根据工业场地占地面积指标，确定地面工业场地的占地面积为0.24 km2，形状为矩形，长边平行于井田走向，长为600m,宽为400m。4.1.3 开采水平的确定及采区的划分1）开采水平的确定井田主采煤层是15下号煤层，煤层平均倾角是8，自煤层720 m等高线以北煤层平均倾角为10，以南煤层倾角平均为4，且南北两部分煤层的倾角变化都很平缓。因此根据这种地质条件和煤层特征，本设计将整个井田归为一个水平或两个水平，采用上下山开采的方式进行生产。2）采区划分采区划分的原则：采区走向长度或倾斜长度应根据每层地质条件、机械化水平、集中化生产的要求、开拓及采准巷道布置综合考虑（综合机械化一翼不小于10002000 m高等普采不小于5001000 m）；初期投产和达产的采区应尽量靠近主、副井，以求尽量缩短工期和降低投资；开发多煤层的井田，对近距离的煤层经比较可布置联合采区；全井田和第一水平采区划分时，要和采区接替统一考虑；在煤层倾角12，条件适宜时，可采用倾斜长壁布置。根据水平划分方案，结合采区划分原则可将整个井田划分为南北五个大采区，其中北部采区定为首采区，采用带区开采的准备方式，南部采区采用带区开采的准备方式。井底车场的布置由于井底车场一般要为整个矿井服务，服务年限长，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顶板或煤层底板中。煤层顶板为中硬的砂泥岩地板为坚硬的砂岩，后者相对于前者维护费用较低，但基建费用比较高，且井底车场的位置要与矿井的开拓方式相适用，需要进行技术与经济比较，以选择最优方案。4.1.5 矿井开拓延伸方案及阶段划分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：立井两水平暗立井延深主、副井井筒均为立井，布置于井田中央，第一水平布置在800m标高处，第二水平布置在700 m标高处，其中一水平采用上下山开采，二水平采用下山开采。如图4-1所示。方案二：立井两水平暗斜井延深。主、副井井筒均为立井，布置于井田中央，第一水平布置在800 m标高处，第二水平布置在700 m标高处，两个其中一水平采用上下山开采，二水平采用上山开采。如图4-2所示。方案三：立井单水平上下山开拓采用立井开拓，将井底车场布置于717 m标高处，采用上下山开采。如图4-3所示。方案四：斜井单水平上下山开拓。采用斜井开拓，将井底车场布置于717 m标高处，采用上下山开采。如图4-4所示。图4-1 方案一、立井两水平开拓暗立井延深图4-2 方案二、立井两水平开拓暗斜井延深图4-3 方案三、立井单水平上下山开拓图4-4 方案四、斜井单水平上下山开拓2）技术比较方案一、二区别在于是采用暗
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