《采矿工程毕业设计（论文）古书院矿新井设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《采矿工程毕业设计（论文）古书院矿新井设计.doc（99页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、 1矿井概述及井田地质特征1.1矿区概况1.1.1地理位置、交通古书院矿位于山西省东南部，沁水煤田的东南缘，其地理座标为东经11248341125256，北纬353033353415，行政隶属晋城市管辖。位于晋城市城北。该井田西受白马寺断层控制，北与凤凰山、王台铺井田相接，西南为北岩井田，东西长6.2km，南北宽3.9km，面积24.18km2。井田东部有太原焦作铁路经过。本矿专运线5公里与晋城北站接轨，向南于月山，新乡分别与焦枝，京广线相通。207国道和与之平行的晋（城）长（治）高速公路从井田西部经过，晋（城）阳（城）、晋（城）焦（作）、长（治）邯（郸）高速公路已建成通车；省级公路四通八达。
2、交通甚为方便（见图11）。图1-11.1.2地形、地势及地震情况井田内地形以构造剥蚀中低山为主。西北高，东南低，最高峰方山海拔1354.8m，一般标高在9001000m之间。由方山向东南经向马寺山、大岭头一线为地表分水岭，其东北部为北石店盆地，西南部为钟家庄盆地，地表北部一般为基岩出露，南部为黄土覆盖，地貌属低山丘陵。晋城市属黄河流域沁河水系。井田内无常年迳流的地表水系，均为季节性河流。雨季流量较大，西南部大气降水经晋城西河、古书院河、晋城东河流入钟家庄盆地，经白水河流经孔庄注入丹河，东北部大气降水汇入刘家川河、司徒河向东于背荫汇流经水东注入丹河。历年地震资料及文献记载，晋城地区未发生过5级以
3、上的破坏性地震。外围强震的波及曾对本区造成房屋倒塌，人畜伤亡。据山西省地震局1978年省震字第29号文关于颁发山西省地震基本烈度区划图及说明的通知，将本区划为六度地震烈度（器物倾倒，房屋有轻微破坏）区。1.1.3气候条件本区属太行山西侧山间盆地，属暖温带大陆性气候。四季分明，温和宜人，日照充足。秋季多西北风，春夏季多东南风。年最小降雨量296mm，最大降雨量1010mm，平均686.10mm。降雨量集中在7、8、9三个月。蒸发量一般为降雨量的23倍。气温一般较高，日最高温度达38.6，最低气温22.8，平均气温达11。无霜期较长，全年约180天。冻结期为11月至次年2月，最大冻土深度一般为43
4、cm，最大积雪厚度为21cm。风力不大，一般34级，最大6级。1.1.4矿区经济状况整个晋城矿区跨越晋城市和阳城、沁水两县，面积为6795km2。1985年底统计资料人口为1184000人。本区处于太行山西坡，土质比较肥沃，主要农作物有玉米、谷子、小麦和高梁，由于农田水利基本建设发展较快，亩产水平逐年提高。工业主要有冶炼、化肥、水泥、发电、农机、副食品加工及手工业等。尤其近几年地方小煤矿发展较快，1985年资料统计小煤矿民发展到468处，原煤产量达到970.1万t。1.1.5矿区供水情况古书院矿现有自备水源井6眼，分别是下平房水源井（3号）、水塔水源井（14号）、西风井水源井（15号）、南风井
5、水源井（26号）、34号家属楼南水源井（28号）、32号家属楼东水源井（1号）。6个水源井全部采用深井潜水泵吸取中奥陶统深层水作为永久水源，日均取水量约为8000m2，年提水量约为292万m2。古矿现供水情况地面由1号、3号、14号、28号水源井供给，井下用水由15号、26号水源井供给，并于2001年对该矿地面和井下用水进行了互联网。当地面和井下任何一方用水出现紧张时，可由另一方进行补充，从而缓解了用水紧张的状况。根据晋城市水环境监测中心分析测试结果报告单，除西风井总硬度、硫酸根稍高以外，其余测定项目全部符合GB574985生活饮用水标准。各水井情况详见表11。表11 古书院矿水源井情况一览表
6、编号水源井位置涌水量m3/h近期取水量（m3/h）成井时静水位（m）近期静水位（m）水位升降（m）3下平房90110121.78167.3444.5614水塔60110152.50181.3028.8015西风井6260213.80238.3024.5026南风井7460276.55297.6021.0528东34号楼南8080168.26178.4110.15132号楼东6060129.00137.048.041.2井田地质特征1.2.1井田地质构造古书院井田内地层受新华夏构造控制，主体走向与构造相一致，倾向北西西，倾角210度，靠近构造线附近地层倾角最大可达30多度，甚至70多度。西部受白
7、马寺逆断层影响而形成自西向东的几个连续的向、背斜，东部以短轴褶曲为主。现将井田内主要构造分述如下：一、褶曲1、二仙掌向斜： 位于白马寺逆断层东侧，轴向NE1222，南起晋普山井田，经北岩井田，进入该区，向北伸入凤凰山井田，全长20000m。西翼陡而狭，倾角526，东翼平缓，倾角5，受白马寺逆断层上升带牵引成为极不对称的向斜。2、石城沟背斜：轴向NE1222，南起寨上，经北岩井田东部，进入本井田牛山、石城沟、长条岭西部，全长5000m，两翼倾角57。3、方山向斜：位于张岭、牛山、老王圪套经杨庄进入凤凰山井田，纵贯古书院、凤凰山两井田，主体走向NE1030，两翼倾角35，全长12000m。4、大张
8、村背斜：位于井田东部大张村附近，走向近南北，两翼倾角3左右，全长2500m。5、王谷坨背斜：位于王谷坨村东，走向近东西向，两翼倾角46，全长1500m。6、七岭向斜：位于大张村背斜东南（红庙岭一带），走向北西转近南北，全长2000m。两翼倾角平缓，34。7、孙村向斜：位于大张村与孙村之间。主体走向北东约25，两翼倾角5左右，全长2000m，向北延入王台铺井田。二、地层古书院井田地层出露中常，基岩分布面积约占三分之一，主要分布于井田北部、西北部山梁及沟谷零星地段，新生界覆盖面积约占三分之二，主要分布在井田南部、东部的丘陵、低洼地带及沟谷两侧。奥陶系（奥陶纪时期形成的地层，距今大约51000万年）
9、灰岩为煤系地层之基底。区内地层由老至新分述如下：1、奥陶系中统（O2）：仅出露于白马寺逆断层西侧上升带，断层附近山势陡立，走向NNESSW，出露厚度约150m，其岩性接近顶部多为角砾状灰岩，砾石成分复杂，风化后呈黄色，其下为深灰色，质纯而性脆，并含方解石脉的厚层状灰岩。2、石炭系（C）：中统本溪组（C2b）：大部出露于白马寺逆断层之东侧下降带西部边缘。由含铝质较高的红色及灰白色泥岩组成，中夹薄层砂质泥岩、细砂岩。底部为山西式铁矿。本组厚0.7085.5m，平均43.1m，与下伏奥陶系呈平行不整合接触；上统太原组（C3t）：出露于白马寺断层东侧，为井田主要含煤地层之一。由黑深灰色砂质泥岩、灰黑色
10、砂岩、石灰岩和煤层等组成。底部有一层鲕状结构的砂质泥岩，全组厚51.23m116.17m，平均83.70m，与下伏地层呈整合接触。3、二叠系（P）：下统山西组（P1s）：为本区主要含煤地层之一。井田内出露较多，但均零星不完整。以灰白色砂岩为主，中夹灰色及深灰色泥岩、砂质泥岩及煤层。底部为一层不太稳定的中粒砂岩。本组厚38.0281.21m，平均54.48m，与下伏地层整合接触；下统下石盒子组（P1x）：主要出露在井田内较高的山腰处。由灰色的细中粒砂岩，灰白色的砂质泥岩和泥岩组成。风化后多呈灰绿色或黄绿色，底部为一层厚5m左右的中粗粒长石石英砂岩，为与山西组的分界，俗称骆驼脖子砂岩（k8）。本组
11、厚20.07118.60m，平均53.86m；上统上石盒子组（P2s）：主要分布于井田北部的白马寺山、方山、二仙掌等地的较高处。岩性以灰黄色砂质泥岩为主，夹较厚的黄绿、紫红、蓝紫色砂岩和黄色泥岩组成。下部有一层铝土质泥岩或含铝质的砂质泥岩，见铁质浸染，具鲕状结构。风化后鲕粒脱落成小孔，地面易识别，其颜色鲜明，呈桃红色，俗称桃花泥岩。为与下石盒子组分界的辅助标志层。其下为一层不稳定的中粗粒石英砂岩（k10）。井田内钻孔揭露厚度可达197.88m（144孔）。与下伏地层呈整合接触。4、第三系上统（N2）：为深红色粘土，含砂量较多，可见褐铁矿黑色斑点，含钙质结核35层，该层脱水晒干后变得坚硬。在井田
12、中部、北部丘陵地带零星出露，厚度08m，与下伏不同时代地层不整合接触。5、第四系（Q）：分布范围较广，与地形起伏相一致，厚度由山梁向边坡递增，最厚达49.53m（205孔），沉积物以红土、黄土为主，冲积物为砂砾层。中更新统（Q2）：位于黄土之下，多分布于丘陵高地，一般为赤红及紫酱色，可塑性强，腻滑似腊，在红土底部因受水解作用形成大量的钙质结核。本层与上部的黄土分界不甚明显，在颜色上由下而上由深而浅渐变；上更新统（Q3）：主要为黄土。多分布于沟谷两侧，构成二级阶地，其厚度变化不一，一般520m，土质致密；全新统（Q4）：为砂卵石、砂土堆积的现代冲积层，厚度大小不一，主要分布于现代河谷中的河漫滩。
13、1.2.2水文地质晋城矿区位于沁水煤田向斜的东南翼，三面环山，东为太行山，南为晋普山、西为五门山。晋普山与五门山为地表分水岭，将丹河与沁河两大水系分开。东归丹河水系，西归沁河水系。丹河是沁河的最大支流，发源于高平县越庄北丹株岭，流经高平、晋城，在河南省沁阳县北金村汇入沁河。河道总长120km，流域面积3620km2，上游修建水库百余座，其中任庄水库最大，控制流域面积1240 km2，总库容量8400万m2，沿途出露有小会泉、白洋泉、郭壁泉、三姑泉等地下水露头。西部沁河发源于沁源北端山东泉岭，流经沁源、安泽、沁水、阳城、晋城等地，在河南省武陟县南注入黄河，沿河有马山泉、赵良泉、黑水泉等地下水出露
14、。晋城矿区的东、南部广泛出露奥陶系灰岩，大气降水沿裂隙岩溶垂直渗漏，成为矿区地下水的主要补给途径，高平县北部有近EW向的背斜构造，为地下分水岭，形成南北两个水文地质单元，北为辛安泉域，南部受晋长断裂带的影响，又形成东西两个次级水文地质单元，西为马山泉域，东为三姑泉域即晋城矿区所在泉域。晋城储水构造东侧给水边界，以太行山背斜轴为限，地下水汇集的总方向为岩层倾向即北西西向，西侧以晋长断裂带白马寺压性断层控制，由于西带上升，使东带奥灰易溶岩受到封闭，成为储水构造的西边隔水边界。根据地下水动态分析得知，本区水文地质单元中高平为补给区，晋城为经流区，郭壁为排泄区。古书院井田位于晋城矿区的东南部，区内由方
15、山东南经白马寺大岭头之连线为地表分水岭，在其北部为北石店盆地，东南部为钟家庄盆地。一、含水层按含水层含水性质，可分孔隙水、裂隙岩溶水、岩溶水三大类。1、孔隙水：主要分布在盆地及河谷地带。藏在卵石层、砂砾层、砂土、亚砂土等新生界松散沉积物中，渗透性强，村民用水多取自此层。含水层厚2.7015.00m，水位深2.0013.00m。近年来，因矿山采动漏失及工农业用水量增加，水位逐年下降，涌水量也减少，部分已遭破坏，此层水主要由大气降水补给，水质属重碳酸、硫酸型钙镁水。2、裂隙岩溶水：主要指石炭二叠系含煤地层中的砂岩、灰岩裂隙接受大气降水垂直补给后溶蚀碳酸盐岩而扩大容水范围，成溶洞存水，仍属重碳酸、硫
16、酸型钙镁水。煤层下部水质有时为硫酸、重碳酸型钙镁水，矿化度略有升高，此含水层富水程度不一，盆地及河谷附近富水性强。主要含水层为K3灰岩层。埋深1543m，富水性有上强下弱的规律，近年来，由于大量开采，水位有逐年下降趋势。3、岩溶水：主要指奥灰岩溶水。从钻孔水位及泉水标高看，本区地下水位有由南向北增高之规律。含水层发育在上下马家沟底部。地下水区域流向自北向南，该井田内水位标高在500520m。该岩溶水补给范围广。在补给区接受大气降水后，对该区以侧向补给为主，水量充沛，沿岩溶层向南迳流，最终于郭壁泉及三姑泉一带排泄。据1987年229队对“晋城生产矿区水资源评价”报告：该层水饱和钙差大于零，为一相
17、对缓滞流区，水质较好属微硬中性或弱碱性水，矿化度小于1克/升，适于工农业及生活用水、永久水源井。上述各含水层间，第三系粘土、本溪组之铝土泥岩与各时代地层的泥岩、砂质泥岩、粘土和亚粘土，当无裂隙和孔隙时，均为良好的隔水层。1.3煤层特征1.3.1主要煤层古书院井田含煤地层属石炭二叠纪。煤系地层总厚123.68142.04m。一般厚132.24m。共含煤10余层，煤层总厚1315m，含煤系数约10。其中石炭系太原组含煤八层，仅9号煤、15号煤二层稳定可采，二叠系山西组含煤五层。煤层特征见表12。表12 可采煤层情况煤层号煤层厚度（m）最小最大一般夹石层数最少最多一般层间距（m）最小最大一般稳定程度
18、及可采情况30.3-0.90.7302135.64-45.540.6不可采91.5 4.53051 2稳定可采15.10-22.0418.57150.743.62.00512较稳定可采一、3号煤层位于山西组下部。下距K4灰岩9.61m左右，距9号煤层40.6m左右。煤层厚0.3-0.9平均0.73m左右，夹石12层，最多可达5层，多见于中下部，煤层厚度变化不大，全区稳定可采。其伪顶为黑色泥岩或炭质泥岩，直接顶板多为灰黑色的砂质泥岩或粉砂岩，老顶多为灰色厚层状砂岩，底板一般为灰黑色粉砂岩或炭质泥岩。二、9号煤层是主要可采煤层之一，位于太原组中部的K1与K2灰岩之间。下距15号煤层18.57m左右
19、。煤层厚1.5-4.5m，平均3m，厚度变化较大。煤层顶板为K2灰岩，厚3m左右，底板为石灰岩，结构简单，全区稳定可采。三、15号煤层位于太原组下部，煤厚0.743.66m，平均2.0m，厚度无明显变化规律，夹石12层，最多达5层，夹石厚度一般在0.5m以下。其直接顶板为砂岩，厚度6.92m左右。底板以黑灰色炭质泥岩、铝土质泥岩为主。全区大部可采，属较稳定煤层。四、煤层对比本区3号煤层位于山西组，属陆相沉积，9号、15号煤层位于太原组，属海陆交互相含煤沉积，各煤层厚度、层位、层间距稳定，煤质、物性、顶底板特征明显，对比依据充分，因此，本矿区内煤层对比十分可靠。1.3.2煤层顶底板一、3号煤层从
20、钻孔和生产揭露资料看，3号煤层普遍沉积有伪顶、直接顶和老顶。伪顶岩性为黑色泥岩或炭质泥岩，厚度0.100.20m。结构疏松，易碎，强度低，不易支护，随采掘脱落。直接顶板多为黑色及灰色的砂质泥岩或粉砂岩，层理发育，致密坚硬，节理裂隙较发育，平均厚度2.70m。老顶岩性为灰白色中粒或细粒砂岩，平均厚度7.70m，致密坚硬，层理发育，节理裂隙较发育，呈半张开状，有方解石充填，老顶来压后可自行塌落。煤层上覆岩性，从伪顶、直接顶到老顶为软弱较硬坚硬型，再向上是软弱坚硬相间的平行复合结构。3号煤层直接底板为泥岩，厚度约1.00m，其下为砂质泥岩，厚约8.6米左右，开采中受压后，有时发生底鼓现象。二、9号煤
21、层9号煤层顶板岩性以K2石灰岩为主，有时为砂质泥岩，K2灰岩厚约1.5 m左右，致密坚硬，较稳定，节理裂隙发育，有方解石充填。单向抗压强度33.569.3Mpa，平均48.5Mpa；单向抗拉强度3.705.87 Map，平均4.44 Map，抗剪强度平均7.83 Map，老顶为砂质泥岩，厚约4.36m，节理裂隙发育，较硬。煤层上覆岩性，从直接顶到老顶属坚硬较坚硬型，再向上是硬较硬相间的平行复合结构。9号煤层直接底板为K1石灰岩，约1.00m,其下为黑灰色砂质泥岩（含高岭土），平均厚度10.65 m，强度低，稳定性差，单向抗压强度12.916.2Mpa，平均16.7Mpa；单向抗拉强度0.440
22、.85 Map，平均0.66 Map，抗剪强度2.083.39Mpa,平均2.91 Mpa，膨胀率为1.763.64，平均2.91，这种岩性遇水易膨胀和泥化，从而降低了底板的稳定性，属软弱坚硬型。三、15号煤层15号煤层直接顶板为砂岩，厚5.548.3m，平均6.92 m左右，深灰色，致密坚硬，顶部含似层状燧石条带，全区稳定，据相邻矿井（王台铺矿）测试，其单向抗压强度平均47.0Mpa左右；单向抗拉强度平均为4 Mpa左右，抗剪强度平均为3.70Mpa，属坚硬型顶板。老顶为砂质泥岩，深灰色，厚约10.65m。直接底板为砂质泥岩，平均厚度约12.75m，其下部为砂岩，平均厚度约为14.75m，再
23、其下部为本溪组的铝土泥岩，厚约26.95 m，属软弱型。据相邻矿井（王台铺矿）测试，铝土泥岩单向抗压强度为11.4Mpa；单向抗拉强度为0.76 Mpa，抗剪强度为2.49 Mpa，膨胀率为0.63。这种岩层吸水性强，从而降低了底板的稳定性。1.3.3煤质一、煤的物理性质3号煤层为黑灰色，金属光泽，贝壳状断口，致密坚硬，均一条带状结构，由亮煤和镜煤组成，宏观煤岩类型为光亮型。9号煤层为灰黑色，玻璃光泽，致密，性脆，由暗煤和亮煤组成，条带状结构，阶梯状断口，可见黄铁矿结核或呈星散状赋存于煤中。宏观煤岩类型为半光亮型。15号煤层为黑色，油脂光泽，以暗煤为主，夹镜煤条带，平坦状断口，条带状结构，块状
24、结构，煤中富含黄铁矿结核，宏观煤岩类型为半暗淡型。二、煤的化学性质各煤层原煤水分一般在11.5之间，洗煤后，3号煤水分有所下降，15号煤稍有增高。原煤灰分产率从上至下，呈递增之趋势，3号煤为低灰煤，9、15号煤为中灰煤。硫分以3号煤最低，属特低硫煤，9号煤以中硫煤为主。在井田南部补66孔周围有一富硫带。而15号煤层在本井田中南部大面积为高硫煤。垂向上，煤中的硫分自上而下增加。经统计，三层煤的灰分变化标准差均小于1，硫分变化标准差3号煤小于0.5，9、15号煤则大于0.8。3号煤层煤质变化小，9、15号煤层煤层煤质变化大。煤中的元素组成以碳为主，约占93，其次为氢约占3，说明煤化程度较高。表13
25、 可采煤层煤芯煤样煤质特征煤层号原/精煤工业分析原/精煤全硫发热量Qb.daf(MJ/kg)元素分析MadAdVdafCdafHdafOdafNdaf30.593.521.42（31）7.7116.9112.84（31）4.659.326.83（31）0.350.680.41（12）33.6434.8935.54（9）90.0894.3192.80（3）2.233.512.90（3）1.244.722.51（3）1.031.141.08（3）0.551.931.33（7）3.5714.337.73（7）3.947.446.07（7）0.420.500.44（4）90.404.101.43（27
26、）7.7028.7818.44（27）5.2610.547.29（27）0.414.721.81（15）25.5334.6131.51（13）93.2594.0993.73（7）2.783.282.96（7）2.060.961.284.243.06（6）7.25 7.997.60（6）4.745.355.04（6）0.580.780.68（6）150.393.621.32（27）13.637.6823.37（27）5.5113.298.44（27）0.607.123.05（15）23.7634.7930.53（14）90.2794.0493.20（9）2.673.192.88（9）1.424.
27、932.78（3）0.781.030.92（3）三、容重本次报告未对3煤和9煤进行容重测试，根据以往容重资料，3煤容重仍定为1.45，9、15煤为1.49。四、煤的有害成分含量及煤的可选性（一）、有害成分：3号煤磷含量为0.045，9、15号煤层小于0.01，3号煤属低磷煤，9号、15号为特低磷煤；原煤硫分含量3号煤小于0.5，9号煤为1.81，15号煤为3.05，经1.4比重液洗选后，3号煤硫分略有上升，9号、15号煤则明显下降。煤中的有害成分主要为9、15号煤中的硫分。（二）、可选性：1、筛分：3号煤50mm筛上物产率为33.96，成块率不高，灰分在1006mm级呈增加趋势。9号煤50mm
28、筛上物产率44.57，灰分产率在8025mm粒级增高，+256mm粒级灰分下降，60mm粒级灰分又呈上升趋势，硫分含量在8025mm粒级增加，随后又下降。15号煤在50mm筛上物产率为37.63，灰分产率在8025mm粒级增高，+25mm以下级呈锯齿状变化。硫分含量呈锯齿状变化；2、筛分：3号煤50mm筛上物产率为33.96，成块率不高，灰分在1006mm级呈增加趋势。9号煤50mm筛上物产率44.57，灰分产率在8025mm粒级增高，+256mm粒级灰分下降，60mm粒级灰分又呈上升趋势，硫分含量在8025mm粒级增加，随后又下降。15号煤在50mm筛上物产率为37.63，灰分产率在8025
29、mm粒级增高，+25mm以下级呈锯齿状变化。硫分含量呈锯齿状变化。表14层名指定精煤灰分分选密度0.1含量可选性等级310.01.758.0极易选910.01.5072.0极难选12.51.6761.0极难选14.51.925.1极易选1510.01.6721.0中等可选12.51.982.0极易选3、煤类的确定及用途：依据中国煤炭分类国家标准（GB5751-86）划分，本井田主要可采煤层精煤挥发分大于3.5小于6.5，y值为0，G值亦为0，因而煤类为无烟煤二号，其划分依据是准确可靠的。3号煤低灰、低硫，9号、15号煤经洗选后将其灰分控制在14.5，硫分控制在1以下，是良好的动力用煤、炼焦配煤
30、以及化工用煤的原料。4、煤的风氧化：本井田煤的风氧化作用主要发生在3号煤层露头处，西部、南部及东部均有。风氧化带的深度和宽度，取决于地形、盖层的厚度、岩性，地下潜水位及构造等因素。本井田风氧化带下限的确定，是本矿根据实际生产划定的。风化煤完全失去煤的性质、棕褐色、土状光泽、微具塑性，手感松软，遇水成泥状，可燃性基本全无，灰分中Al2O3含量增高。氧化煤较正常煤水分、灰分显著增加，发热量明显下降，外生裂隙十分发育。风化煤可作为粘土矿开采，根据其质量用于陶瓷制造业，耐火材料及建筑用料。氧化煤的腐植酸若大于20，可作为提取腐植酸的原料、灰分小于46，低位干基发热量在12MJ/kg以上的仍可作为动力用
31、煤。1.3.4瓦斯该矿建井初期，各地质报告按原保安规程划分为级瓦斯矿井，多年生产3号煤层测得：矿井沼气涌出量一般小于3.0 m/t，按新保安规程划分应属低瓦斯矿井。近年来，随着3号煤层的开采，矿井瓦斯涌出量有增大的趋势，但按煤矿安全规程第140条规定，古书院煤矿仍属低瓦斯矿井。经过长期的观测分析，瓦斯的赋存有一定的规律，同一煤层盖山厚度大的地方大于盖山厚度小的地方，向斜部位高于背斜部位，深部煤层高于浅部煤层，构造发育带高于构造薄弱带。1.3.5煤尘及煤的自燃煤尘经抚顺煤研所鉴定无爆炸性，无自燃现象。见表15表15年度绝对量m3/min相对量m3/t煤尘煤尘最短发火期备注CH4CO2CH4CO2
32、爆炸指数有无爆炸性199626.8821.324.613.667.22无无低瓦斯199733.3130.465.855.357.22无无低瓦斯19988.815.55低瓦斯200027.0523.185.424.647.22无无低瓦斯200119.921.943.173.497.22无无低瓦斯200227.2818.644.152.847.22无无低瓦斯2 井田境界和储量2.1井田境界2.1.1井田范围该井田西受白马寺断层控制，北与凤凰山、王台铺井田相接，西南为北岩井田，东部有太原焦作铁路经过。2.1.2开采界限古书院矿井田自下而上沉积了太原组、山西组含煤地层，总厚89.25197.38 m，
33、平均143.32 m。详见表2-1 单位：m表2-1 古书院矿井田含煤层地层厚度统计表地层名称厚 度（m）平均厚度（m）山 西 组38.0281.2154.48太 原 组51.23116.1783.70开采上限：9号煤层以上无可采煤层。下部边界：3号煤层以下有9、15号煤层为较稳定可采煤层，本设计以9号煤为主采煤层。2.1.3井田尺寸井田为不规则的多边形；其南北宽约3.9Km，东西长约6.2Km；水平面积24.18km2在井田西部小部份煤层倾角达到25，其余为18，整个煤层呈现近水平分布，平均倾角为4.井田赋存状况示意图如图2.1。图2.12.2矿井储量2.2.1储量计算基础一、依据煤炭资源量
34、估算指标，如下表所示：表2-2 煤炭资源量估算指标表 煤类指标项目炼焦用炭长焰煤粘煤弱粘煤无烟煤褐煤煤层厚度(m)井采倾角250.70.81.525450.60.71.4450.50.61.3露天开采1.01.5最高灰分Ad()40最高硫分St.d(%)3最低发热量Qnet.d(MJ/kg)-17.022.115.7二、依据储量计算厚度夹石厚度不大于0.05m时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度；井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法。三、煤层容重3号煤层容重为1.45
35、t/m3，9、15号煤层容重为1.49t/m3。2.2.2地质和工业储量计算矿井主采煤层为9号煤层，9号煤层地质储量计算：根据地质勘探情况，将煤层划分为、六个块段，在各块段范围内，用算术平均法求得每个块段的储量，煤层总地质量即为各块段储量之和。块段划分如图2-2。图2.2由图计算各块段面积分别为：S1= 3841999.3215m2 ；S2 = 4521202.9930m2；S3 = 4743886.5542m2； S4= 2137138.1437m2；S5 = 1976778.3037m2 ； S6= 3314823.6106m2； 各块储量按下式计算：式中：各块段储量，Mt各块段的面积，m
36、2各块段内煤层的厚度，m各块段内煤的容重，均为1.49t/m3-煤层倾角，1块段储量：Z1 =3841999.321531.4910-6cos2.3=17.19Mt2块段储量：Z2 =4521202.993331.4910-6cos5.2=20.29 Mt3块段储量：Z3 =4743886.554231.4910-6cos6.8=21.36 Mt4块段储量：Z4 =2137138.143731.4910-6cos4.0=9.58 Mt5块段储量：Z5 =1976778.303731.4910-6cos4.0=8.86 Mt6块段储量：Z6 =3314823.610631.4910-6cos5.
37、0=14.87 Mt则9号煤层地质储量：Zd=Z1+ Z2 +Z3 + Z4+ Z5+ Z6=92.15Mt表2-3 矿井地质储量表项目地质资源储量Z/ Mt探明资源储量Z1/ Mt控制资源储量Z2/ Mt推断资源储量Z3/ Mt经济储量边际储量次边际储量经济储量边际储量次边际储量9#煤92.1592.150.60.85=4792.150.60.15=8.392.150.60.05=2.7792.150.30.85=23.592.150.30.15=4.1592.150.30.05=1.8292.150.1=9.215所以，矿井工业储量按下式计算：Zg = Z1+Z2+kZ3 =111b+12
38、2b+2M11+2M22+333k （式2-4）其中，k为可信度系数，取0.70.9。 所以9号煤层的工业储量Zg=47+8.3+23.5+4.15+0.89.215=90.32 Mt2.2.3可采储量的计算：一、保护煤柱留设原则1、工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱；2、各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村护带15m；4、断层作为井田边界时根，断层一侧留20m。据实际经验，断层按性质、落差大小及其对煤层破坏程度，断层煤柱留设如下：落差50的断层，两侧各留50m的煤柱；落差20m50m的断层，两侧各留30 m煤柱；
39、落差10 m20 m的断层，两侧各留20 m煤柱；落差10 m的断层不留设断层煤柱；5、井田境界煤柱宽度为50m；工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条，工业场地占地面积指标见表2-3。则将工业场地定为长400m，宽340m。表2-4 工业场地占地面积指标井 型（万t/a）占地面积指标（公顷/10万t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.8二、矿井永久保护煤柱损失1、井田边界保护煤柱：井田边界保护煤柱留设50m宽，井田边界长20144.7088m，则保护煤柱损失量为4.50Mt。;2、工业广场保护煤柱：工业广场面积由表2-4确定，取
40、13.5公顷，本工业场地的倾向长度和和走向长度是400340米保护煤柱带的宽度是根据受保护对象的保护等级确定的。按建筑物和构筑物的重要性、用途以及开采引起的后果，把矿区范围内的的建筑物和构筑物氛围4个保护等级，本工业场地选用等级，则工业场地每一侧加15m，那么现在工业场地的面积为430m370m。根据垂直剖面法作图， 则工业广场保护煤柱面积损失为：5.1Mt，工业广场保护煤柱如图2.3。3、各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。岩层移动角为75、75、75，表土层移动角为45；4、维护带宽度：工业广场维护带15m；图2.35、井筒保护煤柱：主、副井井筒保护煤
41、柱在工业广场保护煤柱范围内。6、本矿只井田中部有一落差10 m断层，故不留设保护煤柱。7、表土平均厚度为40m。 三、矿井可采储量矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算：式中：矿井的可采储量；Mt矿井的工业储量；Mt保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断层等留设的永久保护煤柱损失量，Mt；采区采出率，厚煤层不小于0.75；中厚煤层不小于0.8；薄煤层不小于0.85；地方小煤矿不小于0.7。则，矿井设计可采储量：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中规定，参考关于煤矿设计规范中若干条文修改的说明，矿井设计年工作日330d
42、，每日三班作业，其中两班生产，一班检修。日净提升时间为16h。这样充分考虑了矿井的富裕系数，防止矿井因提升能力不足而影响矿井的增产或改扩建。3.2矿井生产能力及服务年限3.2.1矿井设计生产能力的确定矿井设计生产能力确定为0.9Mt/a。其主要理由如下：1井田构造及煤层煤层赋存状况。本井田倾角为18，平均为4，产状平直、稳定。井田内几乎没有断层，一般落差也不大，对煤层的破坏比较小。主采煤层赋存稳定、全区可采、块段基本完整。煤层结构比较简单，适合综合机械化开采。2资源条件与勘探程度。本井田储量丰富井田范围内共获得工业储量92.15Mt，可采储量60.97Mt。主采煤层属于中厚煤层且稳定，倾角平缓
43、，适合综合机械化开采。3本矿井主要开采煤层平均厚1.5-4.5m，煤层倾角18，现有综采设备可满足本矿井煤层的开采条件。综上所述，经过几次补勘后，井田勘探程度较高资源可靠、储量一般，开采机械化程度较高，煤层生产能力较大，具备实现高产高效矿井，及一井一面的生产需要。因此设计认为，为了充分利用煤炭资源和发挥投资效果，根据国家需要和能源发展政策及矿井地质，开采条件，以及目前技术装备水平和管理水平的实际情况，本矿井井型确定为0.9M t/a较合适。3.2.2矿井设计服务年限下面通过对设计煤层开采能力、辅助生产能力、储量条件及安全条件等因素对井型加以校核。1、矿井开采能力校核煤层为中厚煤层，地质构造简单
44、，赋存较稳定，根据现代化矿井高产高效,一井一面的发展模式，在布置一个综采工作面的同时，具有一个准备工作面来保产。2、通风安全条件的校核本矿井煤尘不具有爆炸性，瓦斯含量低，属于低瓦斯矿井，水文地质条件较简单。用主井通风可以满足通风的要求。本井田内存在的断层，已经查到且不导水，不会影响采煤工作。所以各项安全条件均可以得到保证，不会影响矿井的设计生产能力。4、储量条件校核井田的设计生产能力应于矿井的可采储量相适应，以保证矿井有足够的服务年限。确定井型是要考虑备用系数的原因是因为矿井每个生产环节有一定的储备能力，矿井达产后，产量迅速提高，局部地质条件变化，使储量减少，有的矿井由于技术原因使采出率降低，从而减少储量。为保证有合适的服务年限，确定井型时，必须考虑备用系数。但是矿井生产能力的确定，除了考虑客观需要和矿井储量之外还要必须根据本井田的煤层赋存条件、煤层生产能力、地质构造及机械化开采条件，进行全面的综合分析，做到因地制宜。因为本井田储量一般，主采煤层赋存条件简单，较合适布置中型矿井，经校核后确定本矿井的设计生产能力为0.9M t/a。矿井的设计服务年限：
