采矿工程毕业设计（论文）-新大地煤矿1.5Mta新井设计

中国矿业大学2016届本科生毕业设计第161页 目录 一般部分 1 第一章 矿区概述及井田地质特征 1 第一节 矿区概述 1 1.1交通位置 1 1.2地形地貌及水系 1 1.3气象、地震 1 1.4矿井生产建设现状 1 1.5电源、水源、通信情况 3 1.6周边矿井及小窑 3 第二节 井田地质特征 4 2.1井田地质勘探程度及地质报告批准文号 4 2.2地层及地质构造 5 第三节煤层特征 10 3.1煤层及煤质 10 3.2煤质 11 第二章 井田境界及储量 13 第一节 井田境界 13 第二节 井田工业储量 14 第三节 井田可采储量 14 3.1永久煤柱留设 14 3.2矿井设计可采资源/储量 15 第三章 矿井工作制度和设计生产能力 16 第一节 矿井工作制度 16 第二节 矿井设计生产能力及服务年限 16 2.1矿井生产能力的确定 16 2.2服务年限 16 第四章 井田开拓 16 第一节 井田开拓的基本问题 16 1.1矿井现状、井田地质构造、周边矿井老窑范围、水文地质等条件对开采的影响 16 1.2开拓布置的依据和原则 17 第二节 矿井基本巷道 17 2.1水平划分 18 2.2井口数目和位置的选择、井筒特征及装备 19 第三节 开拓方案经济比较 19 第五章 采区巷道布置 21 第一节 煤层地质特征 21 1.1含煤性 21 1.2可采煤层 21 1.3煤质 22 第二节 采区巷道布置及生产系统 23 2.1采煤工作面的循环数、月进度、年进度及工作面长度，各工作面的生产能力及倒替、接续关系 24 2.2采区及工作面回采率 25 第三节　采区布置 25 3.1移交生产和达到设计能力时的采区数目、位置和工作面生产能力计算 25 3.2采区尺寸及巷道布置、数目、作用 25 第四节 采区车场设计 26 第五节 采区采掘计划 26 5.2巷道掘进进度指标 27 5.3掘进工作面个数、组数、掘进的机械配备 27 5.4矿井生产时采掘比例关系，掘进率和矸石率的预计 28 5.4移交生产时井巷工程量、三个煤量及可采期 28 第六章 采煤方法 29 第一节 采煤方法和回采工艺 29 1.1采煤方法的选择及其依据 29 1.2工作面采煤、装煤、运煤方式及设备选型 29 1.3工作面顶板管理方式，支架设备选型 32 1.4工作面回采方向与超前关系 33 第二节 综采工作面巷道布置方式 33 2.2采区尺寸及巷道布置、数目、作用 33 2.3采区车场、装车及硐室 34 2.4采区煤、矸石运输、辅助运输方式及设备选型、采区通风、排水 34 第三节　巷道掘进 34 3.1巷道断面和支护形式 34 第七章 井下运输 35 第一节 采区运输设备 35 1.1采煤、装煤、运煤方式及设备选型 35 1.2主要配套设备 37 1.3工作面顶板管理方式，支架设备选型 38 1.4工作面回采方向与超前关系 39 第二节 大巷运输设备 40 2.1运输方式的选择 40 2.2井下煤炭运输设备选型 40 第三节　辅助运输设备 48 3.1运输方式的选择 48 3.2井下煤炭运输设备选型 49 第四节　矿　　车 53 4.1矿车选型 53 4.2矿车数量 54 第八章 矿井提升 54 第一节 主井提升 54 1.1主井提升设备 54 第二节 斜井提升 62 2.1计算依据 62 2.2矿车的确定 63 2.3钢丝绳的选择 63 2.4安全系数： 64 第九章 矿井通风安全 73 第一节 矿井通风设计的内容和要求 73 1.1矿井瓦斯、煤尘、自燃、煤和瓦斯突出及地温情况 73 1.2随着开采深度的增加，瓦斯等级及地温变化的预计 73 第二节 矿井通风系统的选择 73 2.1通风方式和通风系统的选择 73 第三节 全矿通风阻力计算 76 3.1井摩擦阻力按下式计算： 76 第四节 矿井通风设备的选择 77 4.1预防瓦斯爆炸的措施 77 4.2矿井瓦斯抽放 78 4.3预防井下火灾的措施 80 4.4防尘措施 80 4.5预防水灾的措施 84 4.6矿井集中安全监控。自救器配备 85 4.7矿山救护 85 第五节 矿井灾害防治技术 87 5.1防治提升事故的主要措施 87 5.2运输事故的防治措施 89 第十章 设计矿井基本经济指标 90 第一节　劳动定员及劳动生产率 90 1.1原煤生产人员 90 1.2服务人员 92 1.3其它人员 92 1.4矿井劳动定员 92 1.5矿井劳动定员的在藉人数 92 1.6人员来源和培训 93 第二节　建设项目资金概算 93 2.1固定资产概算 93 2.2投资分析 94 2.3流动资金计算 96 2.4投资变化的主要原因 96 第三节　原煤生产成本 98 第四节　技术经济分析与评价 99 4.1年销售收入、销售税金及附加的估算 99 4.2利润的计算及分配 100 4.3经济分析 100 4.4投资回收期 100 4.5主要财务评价指标 100 4.6技术经济评价 101 第五节　矿井设计主要技术经济指标 101 参考文献 104 专题部分 104 综放工作面瓦斯超限治理技术研究 104 第一节 瓦斯压力测定 104 第二节 综放工作面瓦斯涌出规律 106 第三节 影响综放工作面瓦斯涌出的因素分析 115 第四节 综放工作面初采期瓦斯治理技术 118 第五节 采用u+r形通风方式治理综放面瓦斯技术 121 第六节 15号煤层综放面瓦斯治理技术 123 第七节 未开采解放层综放面瓦斯治理技术 125 第八节 走向高抽巷抽放法治理综放面瓦斯技术 127 结论 132 翻译部分 134 翻译原文 134 后退式长壁采煤法中瓦斯的突出:流体动力学研究 149 结论 156 参考文献 156 致谢 157  一般部分 第一章 矿区概述及井田地质特征 第一节 矿区概述 1.1交通位置 山西新大地煤矿(原和顺县义兴镇后沟联营煤矿)位于和顺县义兴镇后沟村，距离和顺县城直距2.0km，行政区划隶属和顺县义兴镇管辖。地理坐标为：东经11333′19″－11335′29″，北纬3720′54″－3723′00″。井田东南5km处有207国道通过，3km处有阳(泉)－涉(县)铁路通过。井田南侧1km处有乡级公路通往和顺县城与207国道相通，交通条件较为方便。 1.2地形地貌及水系 井田地处太行山中段西侧，属中低山侵蚀地貌，井田内沟谷纵横，地形复杂，地表有大片基岩裸露，间或有第四系黄土分布。 井田地势总体表现为北高南低，最高处位于井田北部山梁标高为+1493.00m，最低处位于井田前部边界处沟谷中，标高为+1280.00m，最大相对高差为213.00m。 井田内无常年性河流，沟谷内一般无水，只在汛期可见一些短暂性水流，均属清漳河支流，海河流域。 1.3气象、地震 井田地处太行山西麓，各处海拔均在+1100m以上，属暖温带大陆性季风气候，四季分明，春季干燥多风，夏季温和多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷而少雪。 年平均气温为6.3℃，一月份气温最低，极端最低气温为零下24.8℃：七月份气温最高，极端最高气温为35.0℃。霜冻期为11月底至次年3月中旬，约115天，最大冻土深度为110cm。 年平均降水量592.8mm，雨量集中在7、8月份，占全年总降水50.5%，最大降雨量为1069mm：年平均蒸发量为1584.1mm，是降雨量的2倍。 据和顺县志记载，和顺县范围内历史上曾发生过不同程度的地震，1909年2月和1971年6月在城关与李阳间曾发生过5.0级和4.3级地震。 根据建筑抗震设计规范，本区地震设防烈度为7度区。 1.4矿井生产建设现状 矿井现采用立井—斜井开拓，主立井、副斜井、回风斜井均位于井田东南部，各井筒特征及用途如下： 主立井：井口坐标为X=4139232.05，Y=19728092.07，H=1300.45，垂深248m，Φ4.3m，净断面积14.51m2，混凝土砌筑，井筒内设梯子间，双箕斗提升，安装2JTKY-1.6提升提升机，电机功率115kW，电机型号为JRQ-148-10，主要担负矿井进风、提煤任务，兼作矿井一个安全出口。 副斜井：井口坐标为X=4139140.10、Y=19728183.07、Z=1296.328，倾角20，斜长280m，净宽2.6m，净高2.3m，净断面积5.25m2，半圆拱粗料石砌碹支护，安装有JTD-800型绞车，电机功率为30kW，主要担负矿井下料、排矸、进风任务，兼作矿井一个安全出口。 回风斜井：井口坐标为X=4139211.99、Y=19728187.01、Z=1298.66，倾角23，斜长198m，净宽2.2m，净高2.2m，净断面积4.32m2，半圆拱粗料石砌碹支护，安设两台FBCDZ№18型轴流式通风机，功率为1322kW，主要担负矿井行人、回风任务。 矿井井底车场设在+1070水平，井下布置有运输大巷、北采区上仓皮带运输巷、运输上山和轨道大巷、北采区轨道上山以及北采区回风上山、回风大巷。大巷及采区运输采用DSJ80/35/372型胶带输送机运输，轨道大巷、轨道上山采用调度绞车运输。 工作面采用壁式采煤法，DW25-250/100型单体液压支柱、DFB-2400型π型梁支护，爆破落煤，放顶煤一次采全高，全部垮落法管理顶板，工作面采用SGB620/40T刮板输送机运煤，运输顺槽采用SGB620/40T型55kW刮板运输机及SPJ-650型222kW胶带输送机运煤。 矿井通风方式现采用中央并列式通风，风机工作方式为机械抽出式。回风斜井井口安设两台FBCDZ№18型对旋轴流式通风机，功率1322kW，一台工作，一台备用，担负矿井回风任务。矿井总进风量2551.57m3/min，总回风量2664.90m3/min。主立井、副斜井进风，回风斜井回风。回采工作面采用全风压通风，掘进工作面采用FBCD-№5型5.52kW局部通风机压入式通风，中央变电所采用独立通风。 矿井现排水系统：矿井实测正常涌水量30m3/h，最大涌水量50m3/h，在井底车场设有主、副水仓各一个，容积分别为730m3和530m3。中央水泵房内安装有三台MD155-3010型水泵，功率200kW，配套电机型号YB2-315L2-4，额定流量155m3/h，额定扬程300m，一台工作，一台备用，一台检修，在主立井和回风斜井各铺设排水管路一趟，管径均为159mm，一趟使用，一趟备用。工作面积水通过小水泵经排水管路排至井底车场主副水仓，经主排水泵及排水管路排至地面蓄水池。 矿井供电：煤矿为双回路供电，供电电压10kV，矿井地面设10kV配电室一座，380V低压配电室一座，地面设三台变压器，S11-500-10/0.4型变压器作为地面风机的备用变压器、S11-400-10/0.4型变压器和KS11-250-10/0.4型变压器，作为地面主扇、主绞、副绞、桥式筛分刮板机、热风炉、煤场刮板机以及地面其它用电设施和照明供电。矿井10kV下井，下井电缆为MYJV42-350型矿用交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆两趟，井下中央变电所设有两台KS11-500-10/0.69型变压器，中性点不接地，供井下主排水泵、回采工作面、大巷皮带运输机、大巷和掘进工作面供电，另设一台KS11-200-10/0.69型变压器专向两个掘进工作面的局扇分别供电，实现了“三专”供电。 1.5电源、水源、通信情况 ㈠、电源 矿井现供电电源现为双回路供电，主电源引自和顺县110/35/10kV变电站10kV侧建陶专线，输电线路采用LGJ-120钢芯铝铰线，线路长度4km；备用电源引自李阳变电站10kV侧义紫线，输电线路采用LGJ-120钢芯铝铰线，为煤用专线，线路长度8.5km。 矿井附近现有和顺云山变电站220kV/110kV/35kV一座，距离该矿8km，主电源可引自该变电站35kV侧。备用电源可引自矿方现有主电源——和顺县110kV变电站35kV侧，输电线路4km。主备电源均由LGJ-95钢芯铝绞线架空引入该矿地面变电站。矿方已与电业部门签定供用电协议。 ㈡、水源 该矿目前生活用水为深井水，水质水量符合要求，生产用水为矿井井下涌水，不足部分由深井水补充。 机械化采煤升级改造后矿井用水量增加，生活用水仍为深井水解决；矿井生产用水可利用井下水解决，井下水排至地面水池，净化后作为生产用水，不足部分由深井水补充。 ㈢、通信 矿井设行政管理电话交换机1套，调度系统数字程控调度交换机1套，对外有直通电话，中国移动、联通等通信网络已覆盖本区，通信联络畅通。 1.6周边矿井及小窑 新大地煤矿井田内没有其它小煤矿开采。该矿井田面积扩大以后，井田东邻温源煤矿，西河煤矿和后峪煤矿(关闭)，南邻井玉沟煤矿，河北煤矿和九京煤矿(关闭)。 详见矿井四邻关系如图1-6-1 矿井四邻关系图1-6-1 1、温源煤矿：始建于1983年，1984年投产，原井田面积1.6746km2，本次调整矿界后面积扩大为3.0256km2，属村办煤矿，集体企业，批准开采8、15#煤层，原设计生产能力9万t/a，2005年核定生产能力30万t/a，采用斜竖井开拓，主井为立井，副井为斜井，主井采用箕斗提升，机械通风，壁式炮采，矿井涌水量90m3/d，瓦斯相对涌出量3.02m3/t，为低瓦斯矿井。现正生产。 2、西河煤矿：为李阳镇镇办煤矿，批准开采3、15#煤层。井田面积1.6795km2，矿井核定生产能力为21万t/a，实际生产能力为21万t/a，矿井采用斜井开拓，壁式炮采的采煤方法，矿井涌水量不大，瓦斯涌出量5.12m3/d，为低瓦斯矿井，目前仍在生产。 3、井玉沟煤矿：始建于1985年，1987年5月投入生产，井田面积1.2545km2，村办煤矿集体企业。批准开采8、15#煤层，现开采15#煤层，设计生产能力为6万t/a，核定生产能力为15万t/a，矿井采用斜井开拓，壁式炮采的采煤方法，瓦斯涌出量为15.79m3/t，为高瓦斯矿井，目前仍在生产。 4、河北煤矿：始建于1983年，1964年投入生产，井田面积0.8247km2，属村办煤矿，集体企业。批准开采15#煤层，设计生产能力为6万t/a，核定生产能力为15万t/a，矿井采用斜井开拓，壁式炮采的采煤方法，低瓦斯矿井，目前仍在生产。 5、后峪煤矿：批采15#煤层，因资源枯竭而关闭。 6、九京煤矿：批采8#煤层，因井田内8#煤层不可采被迫停建。 据调查资料，尚未发现相邻煤矿有越界越层进入本井田开采情况。今后该矿临近边界附近开采时应随时调查了解邻近开采情况，防范邻矿采空区积水、积气对本矿开采生产造成危害。 第二节 井田地质特征 2.1井田地质勘探程度及地质报告批准文号 2.1.1 井田地质勘探程度 1、1958年原煤炭部119队进行了包括本井田在内的昔阳——左权间地质普查工作，并于同年12月提交了山西省沁水煤田昔阳——左权间地质普查报告书。 2、1959年下半年－1960年6月，119队相继在李阳、三奇、泊里井田进行精查勘探，施工钻孔29个，进尺8045.0m。 3、1972年山西省地质局区域地质测量队完成了包括该矿区内的120万左权幅区域地质矿产调查工作。 4、1981年煤炭部西安航测大队对和顺区进行了航空摄影，1982－1983年山西煤田地质普查队进行了外业调绘，1984年煤炭部西安航测大队内业成图，提交有1：5000地形地质图。该图地形测绘精度高，地层划分合理，图纸质量较好。 5、1987年由山西煤田地质勘探148队对包括本井田在内的和顺勘探区进行普查勘探，1988年8月结束野外施工1989年9月提交普查报告，该报告经山西省储委评审获批准。该次勘探共施工钻孔19个，进尺19485.18m。该次勘探在后沟井田内及附近施工有4个钻孔(601号、604号、701号和702号孔)，本次搜集到该4个孔的8号、15号煤层资料，据收集到的资料，各钻孔煤芯采取率均在80%以上，煤层质量均属合格，可供利用。 6、1990年4月－1993年8月，山西省煤炭地质勘探二队对和顺县上元、南窑、李阳煤矿进行了地质勘探工作，分别提交了详查或精查地质报告，后沟井田位于李阳井田西南部，其报告资料可供参考或利用。 7、2004年6月，山西省煤炭地质公司为该矿编制了《山西省和顺县义兴镇后沟联营煤矿矿井地质报告》。 8、2006年6月，山西省煤炭地质公司提交了《山西新大地煤业有限公司机械化采煤升级改造矿井地质报告》。 9、2007年7月，山西克瑞通实业有限公司提交了《山西新大地煤业有限公司机械化采煤升级改造矿井地质报告》。 2.2地层及地质构造 2.2.1地层 井田位于沁水煤田和顺矿区中部，井田基岩大片出露，间或有第四系黄土覆盖区，结合区域地质资料，井田内地层由老到新依次为：奥陶系中统峰峰组，石炭系中统本溪组、上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组和上统上石盒子组以及新生界第四系。现根据地面地质调查和生产矿井揭露的地质情况并结合区域地质资料，将井田地层层序、厚度、岩性及其变化情况由老到新简述如下： 1、奥陶系中统峰峰组(O2f) 该地层在区内未出露，据邻区钻孔揭露最大厚度为200m，为含煤地层基底，其岩性主要为灰色－深灰色中厚层状石灰岩、白云质灰岩、泥质灰岩等。 2、石炭系中统本溪组(C2b) 本组地层在井田内无出露，根据区域地质资料，其平行不整合于下伏中奥陶统峰峰组之上，下部主要岩性为深灰—灰色砂质泥岩、泥岩及浅灰色铝土质泥岩、铝土岩，底部发育一层浅灰色鲕状铝土岩；中上部夹薄层状灰色石灰岩；上部以褐灰色中厚层长石石英砂岩、浅灰色砂质泥岩夹薄煤层为主。该组地层层位稳定，含煤线3层，均不可采。本组厚19.80－31.21m，平均24.16m。 3、石炭系上统太原组(C3t) 该组连续沉积于本溪组地层之上. 主要岩性由灰色砂岩，深灰—黑灰色砂质泥岩、泥岩、石灰岩及煤层组成，富含动，植物化石，为海陆交互相沉积，是主要的含煤地层之一，含区域稳定的标志层石灰岩3层(K2、K3、K4)，含煤7层(15、14、13、12、11、9、8#)。其中8、15#为可采煤层，其余为不可采煤层。全组厚85.00－137.00m，本组平均厚108.07m。 4、二叠系下统山西组(P1s) 本组为井田主要含煤地层之一，连续沉积于太原组之上。主要岩性由灰色一灰黑色砂质泥岩、泥岩、灰—灰白色中细粒砂岩和煤层组成。为陆相含煤沉积，含植物化石。其底部K7砂岩为中粒砂岩，局部为细粒砂岩、粉砂岩，分选中等，次圆状，硅质胶结，交错层理发育。该组共含煤4层(1、2、3、4#)，均为不可采煤层。本组厚54.50－58.90m，平均56.70m。 5、二叠系下统下石盒子组(Plx) 井田内有成片出露，分上下两段。上段岩性由灰，灰绿、灰黄色砂岩、砂质泥岩、砂岩组成，顶部有一层斑紫色铝质泥岩，俗称桃花泥岩。下段岩性由灰白、灰黄色砂岩、砂质泥岩、泥岩组成，局部夹1－2层煤线，底部K8砂岩以中粒砂岩为主。木组地层厚度88.81－137.50m，平均117.57mm。 6、二叠上统上石盒子组(P2s) 井田内大片出露，岩性由黄绿、灰绿、灰黄色泥岩、砂质泥岩和各粒级砂岩组成，底部K10砂岩为一层黄绿色厚层状中粗粒砂岩，成分以长石、石英为主，井田内仅赋存其中下部层段，上部多被剥蚀，最大残留厚度220m左右。 7、第四系中上更新统(Q2+3) 井田内发育第四系中、上更新统离石组和马兰组，覆盖于山顶、山坡和沟谷之中，不整合于各时代基岩之上。主要岩性下部为浅黄、浅红色砂质亚粘土和亚砂土夹红褐色古土壤(亚粘土)及黄白色钙质结核层。上部为灰黄色亚粘土、亚砂土。一般厚0－44m。 8、第四系全新统(Q4) 大沟谷中分布有全新统冲积、洪积层，岩性由砂土，砾石等组成，厚度0－19m。 2.2.2地质构造 1、区域地质 区域上井田处于太行山背斜隆起区西翼，娘子关坪头坳缘翘起带边缘。构造基本形态总体为一向北西缓倾斜的单斜构造。因局部地层产状波状起伏，构成一些比较宽缓的，规模不等的褶曲构造，在勘探区呈北东向排列。 本区位于沁水煤田东北部。区域内出露地层由老至新依次有：前震旦系；古生界：震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系；中生界：三叠系；新生界：上第三系、第四系。 2、井田构造 根据井田地表填图资料和该矿井下揭露情况，井田内共发育3条褶曲和4条断层及一个小陷落柱，分述如下： 1、裙曲 (1)、S1背斜：位于井田西部，轴向N15－20E，西翼倾角12－18，东翼倾角10－16，纵穿井田，延伸长度5km以上。 (2)、S2向斜：位于井田中部，轴向N15－20E，西翼倾角10－15，东翼倾角8－12，纵穿井田，延伸长度5km以上。 (3)、S3背斜：位于井田东部，轴向N10－30E，西翼倾角8－12，东翼倾角8－14，纵穿井田，延伸长度5km以上。 2、断层 (1)、F44正断层：位于井田南部，断层走向N20E，倾向NW，倾角60，落差5m，井田内延伸长度约200m。由地面填图发现。 (2)、F45正断层：位于井田南部，断层走向N20E，倾向SE，倾角82－83，落差7－20m，井田内延伸长度约1100m。由地面填图发现。 (3)、F47正断层：位于井田东南边界处，断层走N40E，倾向NW，倾角80，落差5m，井田内延伸长度约220m，由地面填图发现。 (4)、F46正断层：位于井田东南部边界外，断层走向N40E，倾向NW，倾角70，落差30－35m，延伸长度约5000m以上。由地面填图发现。 主要断层特征见表1-2-1。 表1-2-1　主要断层特征表 断层 名称 性质 走向 倾向 倾角() 落差(m) 控制程度 备注 F44 正断层 N20E NW 60 5 地面填图发现 F45 正断层 N20E SE 82－83 7－20 地面填图发现 F46 正断层 N40E NW 70 30－35 地面填图发现 F47 正断层 N40E NW 80 5 地面填图发现 3、陷落柱 据井下巷道揭露，在主井东南侧发现一小陷落柱，15#煤层处水平断面积约3040m左右，对煤层开采影响不大。 4、井田内未发现岩浆岩侵入体。 总之，井田内构造复杂程度为简单，属一类。 5、构造对煤矿生产的影响 由于本井田褶曲比较发育，且东南部发育4条断层，落差达5－35m，对煤层开采有一定影响。建议煤矿在今后的开采过程中，一定要重视对断层的研究，注意观测断层带间胶结情况以及导水性等，并注意隐伏断层的存在，做到有疑必探，先探后采，防患于未然。2.3含煤地层 井田内主要含煤地层为太原组和山西组，分述如下： 1、太原组(C3t) 太原组含煤地层根据岩性、岩相及组合特征，将该组地层划分为三段： 下段(C3t1)：从K1砂岩底至K2灰岩底，岩性主要以黑色泥岩、深灰色—灰黑色砂质泥岩为主，夹不稳定的灰色砂岩，中上部含煤2层(15#和14#)，含植物化石。其中15#煤稳定可采，14#煤在井田为不可采煤层。(K1)砂岩为灰色细粒砂岩，平均厚7.44m，波状及缓斜层理，属潮坪环境沉积。 中段(C3t2)：从K2石灰岩底到K5砂岩底，岩性主要由深灰色生物碎屑灰岩、灰黑色—黑色砂质泥岩、泥岩和煤层组成，石灰岩节理发育，充填方解石细脉，含动、植物化石。底界K2石灰岩为14#煤的项板，全区稳定，由灰岩、泥灰岩及薄层硅质泥岩组成，为生物碎屑泥晶灰岩，含蜓、腕足类化石；K3灰岩为生物碎屑泥晶灰岩，含大量海百合茎，具水平层理；K4灰岩为泥晶生物碎屑灰岩，为11#煤层的顶板，具水平层理及虫孔，含动物化石。这3层石灰岩(K2、K3、K4)均稳定，是较好的标志层。该段共含煤3层(13、12、11#)，均为不可采煤层。 上段(C3t2)：由K5砂岩底到K7砂岩底。主要岩性为深灰色—灰黑色砂质泥岩、泥岩、以灰—深灰色砂岩及煤层组成，含大量植物化石。K5为灰色中—粗粒砂岩，成分以石英为主，次为长石。岩屑及云母，分选好，次棱角状，具交错层理及平行层理。上部含一层不稳定石灰岩，含大量生物碎屑泥晶灰岩，仅在局部地段发育，不稳定，当地称为“黄牛石”，厚0－1.2m，含动物化石。该段含煤2层(9#、8#)其中8#大部可采，9#为不可采煤层。 2、山西组(P1s) 山西组为一套滨海三角州相沉积，岩性由灰—深灰色泥岩，砂质泥岩，灰—灰白色砂岩和2－4层煤层组成1、2、3、4#煤层。由于滨海三角州河流比较发育，且河流经常迁移变化，使泥岩沼泽环境的稳定性受到很大影响，所以井田内山西组煤层不稳定，不可采。2.4井田水文地质 区域上井田处于太行山背斜隆起区，深层岩溶水属辛安泉域水文地质单元。区域主要含水层有奥陶系碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组、石炭系碎屑岩夹碳酸盐岩类裂隙含水岩组、二叠系碎屑岩类裂隙含水岩组以及第四系松散岩类孔隙含水岩组。 区域地下水的补给以大气降水的垂直入渗和河川径流集中渗流为主，其特点是气候变化及地理环境影响很大，在雨季，当大气降水渗入地下成地下径流后，往往顺岩层倾斜方向流动，在被切割的地方多以泉的形式出露，其余向地层深部径流。区域奥灰地下水的径流方向呈由北向南，于左权县东南部西益口一带和潞城县辛安村呈群泉排泄。 后沟煤矿现开采15#煤层，在近一年来，枯水期矿井涌水量为270m3/d，平水期矿井涌水量330m3/d，丰水期矿井涌水量最大为400m3/d。充水水源为其顶板以上石灰岩岩溶裂隙水。 井田内地下水的补给来源主要为大气降水，含水层接受补给后一般顺层流动。地下水的排泄一是蒸发，二是泉水流溢或渗透，少部分则以矿坑水排出。井田处奥灰地下水径流方向为由北向南，于区域东南部呈泉水排泄。 (一)、井田内主要含水层 根据井田地层岩性，将含水层的类型由老到新可划分为奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层；石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙及砂岩裂隙含水层：二叠系砂岩裂隙含水层及第四系松散层孔隙含水层。 1、奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层 该含水层为海相碳酸盐岩沉积建造，厚度较大，局部地段裂隙、岩溶较为发育，为良好的含水层。地下水水位埋藏较深，水量丰富，根据井田东北2Km处l988年148队施工的泊里K8号水文钻孔奥灰水位标高+854.75m推测，本井田奥灰水位标高为+773m左右，水质类型为HC03-Ca.Mg型。 2、石炭系上统太原组岩溶裂隙及砂岩裂隙含水层 太原组主要含水层有K2、K3、K4灰岩，平均厚度分别为7.13m、2.91m和2.17m灰岩，岩溶裂隙发育，赋存一定地下水，据李阳精查区钻孔抽水资料，单位涌水量为1.8010-4L/s.m，其水质类型为HC03-K.Na型。本组富水量微弱。砂岩和灰岩间所夹泥岩、砂质泥岩为相对隔水层。 3、二叠系砂岩裂隙含水层 为陆相碎屑岩沉积，其中k7砂岩形成相对富水的含水岩组，泥岩、砂质泥岩为相对隔水层。含水层裂隙相对发育，直接受大气降水及地表水的补给后，以泉的形式排出，泉水流量很小，—般多在0.1L/s以下，富小性弱，水质类型为S04-K.Na型。 4、新生界第四系松散层孔隙含水层 含水层为第四系中更新统及上更新统黄土层，其易于接受降雨入渗因厚度较薄，且不稳定，而又无良好完整的隔水层，多直接下渗补给其它含水层，或被蒸发消耗，富水性微弱。 (二)、主要隔水层 1、泥岩层间隔水层 井田内各含水层之间的砂质泥岩、泥岩等，由于岩性致密、不透水，可作为各含水层的层间隔水层。但当其受构造或风化作用影响而产生裂隙时，隔水作用将减弱甚至消失。 2、本溪组隔水层 本组岩性以铝土质泥岩、砂质泥岩，灰白色细砂岩及黑色的薄层灰岩组成，平均厚度24.16m，其中泥质岩岩性细腻，隔水性能好，且连续性良好，为煤系地层与奥陶系灰岩含水层间的重要隔水层。 (三)、地下水的补给、径流及排泄条件 井田内地下水的补给来源主要为大气降水，含水层接受补给后一般顺层流动。地下水的排泄一是蒸发，二是泉水流溢或渗透，少部分则以矿坑水排出。井田处奥灰地下水径流方向为由北向南，于区域东北部娘子关呈泉水排泄。 (四)、构造对井田水文地质条件的影响 井田内构造简单，东南部发育4条断层，最大落差35m，断层对井田水文地质条件会有一定影响，如断层可能错断隔水层，而使含水层发生水力联系，给煤层开采带来不利。根据该矿开采8#煤层情况，巷道揭露F45断层有少量涌水，对生产影响不大，今后开采中仍应注意观测断层的导水性，并及时制定防治水的措施。 (五)、奥灰水对矿井开采的影响分析 井田内奥灰水水位标高在+773m左右，15#煤层底板标高位于奥陶系岩溶水水位之上，奥灰水对15#煤层的开采没有影响。 (六)、地表水对开采煤矿的影响 井田内无常年地表河流，沟谷中一般无水，只在汛期可见一些短暂性水流，当地最高洪水位为+1270m，均属海河流域，清漳河支流。井口标高在+1296m以上，工业场地位于井田南部山坡处，标高在+1282m以上，均高于洪水水位，只要做好雨季排水工作，一般不会造成淹矿事故。 (七)、矿井充水因素分析 1、采空区积水 通过本次工作调查，井田内新采空区无积水。在建矿至今，矿井没有发生过任何水害事故。但井田部分8#煤层已采空多年，可能存在一定积水，经采用老空区积水估算公式(Q=K.M.F/cosa)进行估算：8#煤层采空区总面积371220m2，煤层平均厚度1.44m，煤层平均倾角13，充水系数K取0.17，求得8#煤层采空区积水量约93262m3。建议15#煤层开采中应对上部8#煤层采空区积水采用物探或钻探手段进行探测和排放，确保矿井生产安全。 2、充水因素分析 ⑴、8#煤层以顶板裂隙充水为主，15#煤层以顶板石灰岩岩溶裂隙水充水为主，其次为开来中产生的塌陷裂隙带，在局部地段接受上部砂岩及风化裂隙水的充水补给，从而成为矿井的充水水源之一。另外，由于多年的开采，上部8#煤层采空区内可能形成一定积水，经估算，积水量约为93262m3，亦是15#煤层井下充水因素之一，应加强探放水工作。 ⑵、地表水体对矿坑水影响不大，因本区沟谷平常无水，只在雨季才有雨水汇集，来去迅速，煤矿井口位于最高洪水位线以上，不会对煤矿开采造成威胁。 ⑶、本井田东南发育四条断层，其中两条落差分别达20m和35m，开采中应注意断层的导水作用，以免影响煤层的开采。 (八)、矿井水文地质类型 该矿现开采15#煤层，其直接充水含水层为太原组下段K2石灰岩岩溶裂隙水，其含水层补给来源主要为大气降水，含水层富水性弱。奥灰岩溶水位低于井田内15#煤层底板标高，奥灰岩溶水对井田煤层开采无影响，矿井水文地质条件属简单型。 (九)、矿井涌水量 本井田水文地质条件简单，各充水含水层富水性均较弱，地表水体不发育，只有雨季才有短时水流。因此，生产矿井矿坑水主要来源于煤层顶板裂隙渗水。该矿现开采15#煤层，实际生产能力为30万t/a，矿井涌水量为270-400m3/d，矿井生产能力若达到生产能力90万t/a时，则根据富水系数法计算扩大后的矿井涌水量如下： 预算公式Q=P/P0Q0 式中：P0——为现矿井生产能力，万t/a； Q0——为现矿井涌水量，m3/d； P——为扩大后的生产能力，万t/a； Q——为扩大后的涌水量，m3/d： 求得扩大后的涌水量为810-1200m3/d，即生产能力扩大为90万t/a时，矿井最小涌水量为810m3/d，最大涌水量为1200m3/d。 随着开采范围的扩大和顶板塌陷裂隙的增多，受上覆基岩风化带含水层水及大气降水等的影响，矿井涌水量也将发生变化，因此，必须在生产过程中，加强水文地质工作，提高防范意识，确保矿井安全生产。 第三节煤层特征 3.1煤层及煤质 (一)、含煤性 井田内含煤地层主要为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，含煤地层总厚度164.77m，含煤11层，煤层总厚度11.42m，含煤系数6.9%。太原组平均厚度108.07m，共含煤7层，分别为8、9、11、12、13、14、15#煤层，其中15#煤层为全区稳定可采煤层，8#为较稳定大部可采煤层，其余为不稳定不可采煤层。煤层总厚平均为10.40m，含煤系数为9.6%。山西组平均厚度56.70m，含煤4层，分别为1、2、3、4#，均为不可采煤层，煤层总厚平均为1.02m，含煤系数为1.80%。 (二)、可采煤层 井田内的可采煤层为太原组的8、15#，现将其特征简述如下： 1、8#煤层 位于太原组上部，通过调查了解，井田内8#煤层属较稳定大部可采煤层，煤层厚度6.23－7.99m，平均7.11m。煤层结构简单，含0－1层泥岩夹杆，煤层顶板为砂质泥岩，底板为砂质泥岩、泥岩。原井田范围该煤层已进行部分开采。开采中在采区西北和东北部均出现煤层变薄为不可采情况。 2、15#煤层 位于太原组下部，煤层厚7.47－8.77m，平均厚8.12m，为井田稳定可采煤层。煤层常含1层夹矸，局部含2层夹矸，煤层结构简单。煤层顶板为砂质泥岩，底板为泥岩、砂质泥岩。该矿现在正开采此煤层。 可采煤层特征见表3-1-1。 表3-1-1　可采煤层特征一览表 地层 单位 煤层 编号 厚度(m) 最小－最大 平均 间距(m) 最小－最大 平均 煤层 结构 可采性 稳定性 顶板岩性 底板岩性 C3t 8 6.23－7.99 7.11 68.54－79.60 74.50 简单 全区可采 稳定 砂质泥岩 砂质泥岩 泥岩 15 7.47－8.77 8.12 简单 全区可采 稳定 砂质泥岩 泥岩 砂质泥岩 3.2煤质 1、物理性质和煤岩特征 井田内8、15#可采煤层物理性质表现为褐黑色块状、粉末状，条带状结构，层状、块状构造，条痕为棕黑色，玻璃光泽，发育水平纹理，硬度一般为2－3，有一定的韧性，贝壳状、参差状断口，内生裂隙发育。以亮煤为主，含少量镜煤和暗煤。显微煤岩组分以有机组分为主，无机组分次之，有机组分中以镜质组为主，丝质组较少。无机组分以粘土矿物为主。 煤变质作用：综合考虑煤层的变质指标，确定井田内煤变质阶段为贫煤阶段。 2、煤的化学性质及工艺性能 ⑴、化学性质 根据该矿以往和现在所采煤层煤样化验资料及结合相邻李阳精查报告资料，叙述如下： 8#煤层 水分(Mad)原煤：0.68－2.45%，平均1.10；浮煤：0.68－1.25%，平均0.86%： 灰分(Ad)原煤：18.04－33.03，平均25.76%；浮煤：5.88－18.81%，平均12.55% 挥发分(Vdaf)原煤：11.30－21.30%，平均15.95%：浮煤：10.81－16.07%，平均12.87% 全硫(St，d)原煤：0.35－1.93%，平均0.89%：浮煤：0.60－0.96，平均0.75% 发热量(Qnet.v.ad)原煤：19.18－35.22MJ/kg 胶质层厚度Y：0mm；焦渣特征(CRC)：2；粘结指数(GR.1)：0。 15#煤层： 水分(Mad)原煤：0.70－2.45%，平均1.57%：浮煤：0.69－1.25，平均1.11%： 灰分(Ad)原煤：11.75－26.56%，平均19.68%：浮煤：6.34－8.17，平均7.29%； 挥发分(Vdaf)原煤：11.47－15.00%，平均13.57%：浮煤：9.22－12.05%，平均10.54%； 全硫(St，d)原煤：1.21－2.19%，平均1.80%：浮煤：0.83－1.21%，平均1.06%： 发热量(Qnet.v.ad)原煤：24.72－29.46MJ/kg，平均27.63MJ/kg； 胶质层厚度Y：0mm；焦渣特征(CRC) ：2；固定碳(FC.d) ：69.40%；粘结指数(GR.1) ：0。 见煤层煤质特征表1-2-3。 表3-2-1　煤层煤质特征统计一览表 含煤 地层 煤号 煤层 结构 煤质特征 水分 (Mad)% 灰分 (Ad)% 挥发分 (Vdaf)% 全硫 (St.d)% 发热量 (Qgr.ad) MJ/Kg 胶质 层厚 (mm) 焦渣 特征 (CRC) 粘结 指数 煤种 太 原 组 8 简单 原煤 0.68－2.45 1.10 18.04－33.03 25.76 11.30－21.30 15.95 0.35－1.93 0.89 19.18－35.22 0 2 0 贫煤 浮煤 0.68－1.25 0.86 5.88－18.81 12.55 10.81－16.07 12.87 0.60－0.96 0.75 15 简单 原煤 0.70－2.45 1.57 11.75－26.56 19.68 11.47－15.00 13.57 1.21－2.19 1.80 24.72－29.46 27.63 0 2 0 贫煤 浮煤 0.69－1.25 1.11 6.34－8.17 7.29 9.22－12.05 10.54 0.83－1.21 1.06 ⑵、工艺性能 粘结性：8、15#煤层类似，焦渣特征均为2，粘结指数(GR.1)均为0，胶质层厚度Y均为0。8、15#煤层均为弱粘结性的贫煤。 煤灰成分及灰熔融性：15#煤层灰成分以二氧化硅(SiO2)。三氧化二铝(A12O3)为主，含量分别为40.93－46.72%，32.35－36.04%；三氧化二铁(Fe2O3)次之，含量为2.86－8.06%；氧化钙(CaO)含量为5.06－10.37%，三氧化硫(SO3)含量为2.00－7.31，二氧化钛(TiO2)含量较少，氧化镁(MgO)含量甚微。煤灰熔融性软化温度ST大于1400℃，属高熔灰分。 3、煤的可选性 本井田未做过煤的可选性试验，据南窑精查报告资料，15#煤层浮煤回收率为32.89-58.57%，平均34.94%，回收率为低等到良等。根据15#煤层浮沉试验结果，采用0.1含量法评定，假定浮煤灰分7%，理论分选比重1.48，理论浮煤回收率81%，0.1含量33.10%属难选煤，假定浮煤灰分8%，理论分选比重1.62，理论浮煤回收率86.5%，0.1含量5.10%，属极易选煤。假定浮煤灰分9%，理论分选比重1.75，理论浮煤回收率89.5%，0.1含量3.00%，属易选煤。 4、煤类的确定 井田内煤层煤类确定依据中国煤炭分类国家标准(GB5751-86)执行。 8#煤层：浮煤挥发分(Vdaf)为10.81-16.07%，平均12.87%，粘结指数(GR.1)0；胶质层厚度Y为0。根据以上指标确定8#煤层为贫煤(PM11)。 15#煤层：浮煤挥发分(Vdaf)9.22-12.05%，平均10.54%；粘结指数(GR.1)0：胶质层指数Y为0。确定15#煤层为贫煤(PM11)。 5、煤质及工业用途评价 据煤层煤质分析资料： 8#煤层：原煤灰分(Ad)为18.04-33.03%，平均25.76%：属中－高灰煤，全硫(St，d)O.35－1.93%，平均0.89%，属特低－中高硫煤。经过洗选以后灰分(Ad)降为5.88－18.81%全硫(St，d)降为0.60-O.96%。 15#煤层：原煤灰分(Ad)12.16-26.56%，平均19.68%：为低灰－中灰煤，全硫(St，d)1.21－2.19%，平均1.80%，为中－中高硫煤，经过洗选以后灰分(Ad)降为6.34－8.17，平均7.29%，硫分(St.d)降为0.83－1.21%，平均1.06%。 由上可知井田8、15#煤层均可作为动力用煤或化工用煤。 第二章 井田境界及储量 第一节 井田境界 根据2007年1月由山西省国土资源厅颁发的采矿许可证，证号：1400000721303，批准开采8、15#煤层，批准井田面积6.5352km2，开采范围由以下12点坐标连线圈定： 1、X=4139600，　　　Y=19729600； 2、X=4138390，　　　Y=19728730； 3、X=4138850，　　　Y=19728050； 4、X=4139210，　　　Y=19727420； 5、X=4139358，　　　Y=19727564； 6、X=4139540，　　　Y=19727240； 7、X=4139410，　　　Y=19727134； 8、X=4140150，　　　Y=19726400； 9、X=4141100，　　　Y=19727200； 10、X=4142240，　　 Y=19727960； 11、X=4141240， Y=19729500； 12、X=4140132， Y=19728748。 第二节 井田工业储量 井田批准开采8、15#煤层，批采煤层全部参与矿井资源/储量计算。按照国土资源部2003年颁发的《煤、泥炭地质勘探规范》，资源/储量估算指标为：煤层最低可采厚度为0.8m(倾角＜25时)，最高可采灰分原煤不大于40%，最高可采硫分原煤不大于3%，发热量不小于17.0MJ/kg。 8#煤层视密度为1.45t/m3，15#煤层视密度为1.45t/m3。 1﹑矿井地质资源量 根据山西克瑞通实业有限公司2007年7月提交的矿井地质报告，井田内的8#和15#煤层都是稳定可采煤层，井田构造复杂程度属简单类，故分别以一类一型和一类二型基本线距要求，15#煤层，圈定为111b储量，以2000m(局部稍有超越)并外延700m为333资源量，断层两侧30m估算为333资源量。8#煤层为稳定煤层，故全部圈定为333资源量。 经本次估算共获得整合后井田内8、15#煤层，共计查明资源/储量147835kt。其中探明的（可研的）经济基础储量（111b）130190kt，推断的内蕴经济资源量（333）96431kt，现保有资源/储量156621kt。采空区动用储量1214kt。见矿井地质资源量汇总表2-1-1。 表2-1-1　矿井地质资源量汇总表　　　单位：kt 煤层号 查明资源量 资源储量(kt) 保有 小计 动用 储量 煤种 111b 122b 333 8 7335 0 6647 6647 8 7335 50500 15 50500 30190 19784 49974 15 总计 57835 30190 26431 56621 总计 57835 2、矿井工业资源/储量 本矿井推断的内蕴经济资源量(333)26431kt，占矿井总地质资源量的46.7%，井田地质条件简单，根据本矿井及临近其他矿井实际生产揭露情况看，资源/储量比较可靠，因此，可信度系数取0.9。 矿井工业资源/储量=111b+333k=144315.67kt 。 其中：8#煤矿井工业储量67372.58kt ；15#煤矿井工业储量76943.09kt。 第三节 井田可采储量 3.1永久煤柱留设 永久煤柱包括断层煤柱、陷落柱煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、井筒煤柱和地面建(构)筑物等煤柱。 15#煤层煤柱留设如下：井田边界留设20m；断层留设20m；陷落柱煤柱20m。 矿井工业资源/储量扣除井田境界煤柱、防水煤柱、断层煤柱、地面建(构)筑物等永久煤柱后，作为矿井设计储量。矿井设计储量为48476kt。见表2-1-2。 表3-1-1　矿井设计储量汇总表　　　　　单位：kt 煤层 编号 工业 储量 永久煤柱 设计 储量 境界 陷落柱 断层 村庄 小计 8 67372 1794 23 1096 1218 4068 63904 15 76943 1894 33 1196 1345 4468 72475 合计 144315 3688 56 2292 2563 8536 136379 3.2矿井设计可采资源/储量 反斜井井筒及工业广场保护煤柱设计如图 可采储量按下式计算： Z=(ZC-P)C 式中：ZC----矿井设计储量，kt； P----开采损失煤量，kt； C----采区回采率，8#煤层取75%，15#煤层取75%。 见矿井设计可采储量汇总表2-1-3。 表3-2-1　　　矿井设计可采储量汇总表　　　单位：kt 煤层 编号 设计 储量 煤柱损失(kt) 开采损失 小计 设计可 采储量 井筒工业场地 大巷煤柱40% 8 63904 725 2392 7960 11077 52827 15 72475 812 2504 9114 12430 60045 合计 136379 1537 4896 17074 23507 112872 第三章 矿井工作制度和设计生产能力 第一节 矿井工作制度 矿井设计年工作日330d，每天四班作业，三班生产，一班检修，日净提升时间18h。 第二节 矿井设计生产能力及服务年限 2.1矿井生产能力的确定 根据矿井立项文件和可行性研究报告批复文件，矿井设计生产能力确定为1.5Mt/a。 2.2服务年限 矿井设计服务年限按下式计算： T=ZK/KA 式中：T───矿井服务年限，年； K───储量备用系数,取1.3； A───矿井设计生产能力，1.5Mt/a； ZK───设计可采储量，kt；8＃煤层52827kt，15＃煤层60045kt。 经计算，全矿井务年限为59年，其中8＃煤层服务年限为27年，15#煤层服务年限为32年。 第四章 井田开拓 第一节 井田开拓的基本问题 1.1矿井现状、井田地质构造、周边矿井老窑范围、水文地质等条件对开采的影响 1、矿井现状对开采的影响 山西新大地煤业有限公司煤矿开拓方式为斜井-立井开拓，井下东南部已形成一定的采空区，但井筒及井下巷道煤柱留设完整，对今后的开拓布置基本不受影响。但在生产过程中应注意采空区的积水、积气情况，加强测量封堵疏排工作，保证安全生产。 2、井田地质条件对开采的影响 本区内构造简单，地层总体上为轴向北北东的背向斜构造，倾角一般为8－15；井田中发育四条正断层，东南部的F45、F46断层断距分别为20m和35m，对井田开拓有一定影响；井田内发现一个近圆形的小陷落柱，对井田煤层开拓开采影响不大。 3、井田周围矿井对开采的影响 井田东邻温源煤矿，西河煤矿和后峪煤矿(关闭)，南邻井玉沟煤矿，河北煤矿和九京煤矿(关闭)。据调查资料，尚未发现相邻煤矿有越界越层进入本井田开采情况。但在临近边界附近开采时应随时调查了解邻近煤矿开采情况，防范邻矿采空区积水、积气对本矿开采生产造成危害。 4、水文地质条件对本井田开采的影响 矿井现开采15#煤层，位于太原组下部，其直接充水含水层为K2灰岩含水层，但从开采揭露情况看，该含水层裂隙不太发育，含水性较差，对井田煤层开采影响不大。本井田奥灰水水位标高在+773m左右，15#煤层最低标高为+940m，因此，奥灰水对本井田15#煤层开采没有影响。 井田东南部发育的正断层，其破碎带有一定的富水性和导水性。根据该矿开采8#煤层情况，巷道揭露F45断层有少量涌水，对生产影响不大，今后开采中仍应注意观测断层的导水性，并及时制定防治水的措施。 1.2开