晋城市郊区西北大阳煤矿初步设计说明.docx
《晋城市郊区西北大阳煤矿初步设计说明.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《晋城市郊区西北大阳煤矿初步设计说明.docx（48页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
晋城市郊区西北大阳煤矿初步设计说明
第一章井田概况及地质特征.............................................................3
第一节井田概况.................................................................................3
第二节地质特征.................................................................................5
第二章 井田开拓...............................................................................22
第一节井田境界及储量...................................................................22
第二节矿井设计生产能力和服务年限...........................................25
第三节井田开拓.............................................................................26
第四节井筒及井底车场...................................................................27
第三章 大巷运输及设备...................................................................27
第一节 大巷运输方式的选择...........................................................27
第二节 大巷运输设备选型...............................................................28
第四章 采区布置及装备...................................................................30
第一节 采煤方法...............................................................................30
第二节采区布置...............................................................................34
第三节巷道掘进...............................................................................36
第五章 通风和安全...........................................................................39
第一节 概况.......................................................................................39
第二节矿井通风...............................................................................39
第六章 矿井主要设备.......................................................................48
第七章建井工期...................................................................................52
第一节 建井工期................................................................................52
第二节 产量递增计划……………………............................……....54
第八章 技术经济……………………………................................…55
第一节 劳动定员及劳动生产率……………………..………......…55
后记………………………………………………................................56
主要参考文献…………………………………..........………….….…58
第一章井田概况及地质特征
第一节井田概况
一、位置交通
大阳煤矿井田位于市郊区西北，属省沁水煤田高平矿区大阳精查区。
矿井工业场地位于市北偏西约35km处，地理座标东径112°43′45″～112°50′37.5″，北纬35°37′30″～35°45′00″。
井田东西宽约3.5～7km，南北长约4～6.5km，面积32.09km2。
本矿井交通比较方便，太（原）焦（作）线从井田东侧通过，向南可与焦枝、京广及陇海线相接，向北至修文与同蒲线相接。
矿井铁路专用线在太焦线上的北板桥站接轨，全长12.79km，1983年7月1日已开通营运。
公路运输北可到、，南至，西到候马；～大阳～下村～东沟～环行公路经过矿区，区交通尚属方便。
二、地形、地势及河流
井田位于太行山中南段西侧，沁水向斜东南翼。
井田中部煤系地层及第四系组成了丘陵与河谷地带，在河谷两侧发育着三级阶地，分别高出河床1～2m、5～10m、20m左右。
全区地形西高东低，相对高差一般为200～300m，海拔标高一般在+880～+1300m间，地形坡度为20°～40°。
区有两大水系：
一是丹河，发源于高平县境，全长约120km；另一是沁河，发源于沁源县境，全长300km。
这些河流均向南流，切太行山，在省境注入黄河。
本井田位于上述两河流中段分水岭附近，井田的支流见表1-1-1。
河流大体垂直于岩层走向，逆向而流，旱季时石盒子泉水补给，雨季时河水猛涨，最高洪水位高出河床3-4m，但河径不长，均消失于东部奥系地层中。
根观测资料，这些河流的富水期往往与浅层潜水的高水位、富水期相吻合，有着一定的水利联系。
为此，煤矿开采时，唐安、古周、上村一带地表水的渗透将成为矿井主要充水水源之一。
井田有大周、上游及大阳三个水库，其库容量分别为40、30、20万m3。
三、气象与地震
本区属大陆性气候，气候干燥，据气象站1956～1964年的观测资料；雨季集中在7～9月，年降雨量为437～1010mm，年蒸发量为1732mm，旱季为12月至翌年2月。
6～8月气候较高，最高温度可达36℃；12月至翌年2月气温最低，最低温度为-23℃。
最大冻土深度为42cm，结冰期与降雪期从11月至翌年4月。
冬季多西北风，夏季多东南风，最大风力为6～7级，一般为3～4级。
根据《中国地震动峰值加速度区划图》，本区动峰值加速度为0.05g，相当于原地震烈度为七度。
四、水源
矿井永久水源取自奥系石灰岩岩溶含水层，含水丰富、水质良好，目前在工业场地及生活区均有一眼奥灰水源井，井下涌水处理后可供井下消防、洒水及选煤厂生产用水，现有水源可以满足改扩建的生产及生活用水要求。
故矿井供水水源可靠。
五、电源
矿井两回35kV供电电源均以架空方式接引。
现有两回电源:
一回引自下村110kV变电站35kV母线，架空线路导线LGJ-120钢芯铝绞线，避雷线GJ-25钢绞线（全线架设），钢筋混凝土门型杆，送电距离5km，线路压降1.7%，作为矿井主电源;另一回电源引自马村110kV变电站35kV母线，架空线路导线LGJ-120钢芯铝绞线，避雷线GJ-35钢绞线（全线架设），钢筋混凝土门型杆，送电距离6km，线路压降3.18%，作为矿井的备用电源。
当任一回路停电时，另一回路能担负矿井全部负荷。
六、建筑材料
建筑所需材料，当地市场可满足供应，除黄砂需由火车从外地调运外，其它材料均可在本地区购到，且材料价格合适，能够满足矿井建设的需要。
第二节地质特征
一、地质特征
（一）地层
井田地层包括：
第四系、第三系、二迭系上统上石盒子组、二迭系下统下石盒子组及组、石炭系上统群、奥系中统马家沟组。
地层特征自上而下分述如下：
（1）第四系（Q）
中更新统（Q2）：
底部为紫红色砂质粘土；中部为灰红色砂砾层，半胶结；上部为紫红色亚粘土，含钙质结核。
厚5～10m。
上更新统（Q3）：
为灰黄色亚粘土，孔隙度大，局部含栎石，层理不清，厚0～8m。
全新统（Q4）：
为现代冲积层及淡黄色亚砂土组成，厚0～30m。
（2）第三系（N）
本层为红色粘土，具铁锰质斑点，含砂量少，鲕状结构，有滑感，与下伏地层呈不整合接触，厚0～7m。
（3）二迭系上统上石盒子组（P12）
本层总厚约600m，分为三段。
上段为黄绿色粗、细粒粉砂岩，紫红色泥岩，细、中、粗、巨粒砂岩组成，砂岩呈透镜状者较多，厚116.83～138.95m，一般约100m，井田出露不全；中段为粗、中、细粒砂岩，粗、细粒粉砂岩及泥岩等组成，底部砂岩含砾石较多，厚212.65～247.37m，一般228m；下段为黄绿色粗、中粒砂岩，粗、细粒粉砂及紫红、黄绿色泥岩组成，底界为一层粗粒砂岩，中夹三层不稳定的薄层锰铁矿，厚264.19～281.72m，一般271m。
（4）二迭系下统下石盒子组（P21）
本层由浅灰、灰黑色中、细粒砂岩，粗、细粒粉砂岩，泥岩等组成。
底部为一层中、粗粒砂岩，与组呈整合接触。
顶部常为一具鲕状结构，发育稳定的桃红色铝土质泥岩，为上下石盒子组分界之主要标志。
下距3号煤95～105m，全组厚61.65～82.28m，一般71m。
（5）二迭系下统组（P1s）
由灰黑色中、细粒砂岩，粗、细粒粉砂岩、泥岩及煤组成。
含煤2～5层，其中3号煤为可采。
3号煤顶为中、细粒砂，常有1～5mm的黑色条事或包裹体。
本层全厚48.91～68.85m，一般58m。
（6）石炭系上统组（C3t）
本层为主要含煤地层，由砂岩、泥岩、煤及石灰岩组成。
含煤8～11层，石灰岩4～6层，其中局部可采和可采煤层为5号、9号和15号。
为海陆交替相沉积，与下伏地层呈平行不整合接触，厚度74～100.61m，一般为83m。
（7）石炭系中统太系组（C2b）
岩性及厚度变化较大，由灰色铝土质泥岩、灰白色中细砂岩、粉砂岩组成，局部夹薄层煤线，属滨海想沉积，与下伏中奥统峰峰组地层，呈平行不整合接触。
厚度14m。
（8）奥系中统马家沟组（Q2）
本层岩性为青灰色、厚层、质母子、性脆的石为岩。
裂隙和溶洞发育，顶部常为浅黄色石灰岩，厚度400m左右。
（二）地质构造
井田位于太行山复式背斜西翼，沁水盆地东翼南端，晋获褶断带的西侧。
区主要表现为宽缓背斜，轴向近南北向，轴线向北倾伏，东翼地层走向为南北向，西翼地层走向为北东～西南向，倾角3～6°。
井田南东部边缘有一铁厂正断层，断距50m，倾角75°。
综观井田地质构造应属简单类型。
二、煤层特征
（1）地层及构造
本井田总的地层走向为北东25°～35°，倾角3°～12°，褶曲为井田主要控制性构造，小断裂及环状陷落亦为井田之构造特点。
全井田共12条褶曲、15条断层，井田褶曲、断层特征详见表1—2—1、表1—2—2。
褶曲构造对开采影响不大，大多数断层的断距都不大，大于30m的断层仅1条（北岭正断层，断距45m），其余断层的断距均小于20m。
已发现的环状陷落柱13个，最大直径200m，面积0.03km2，最小直径60m，面积0.0036km2，对开采将带来一定影响。
表1－2－1主要褶曲特征表
序号
名称
位置
轴向
延展长度（km）
两翼地层倾角（°）
东翼
西翼
1
香山向斜
香山
N28°W
1.3
3～8
8～14
2
王家庄向斜
王家庄及西大阳南山
N6°E～N29°W
3.6
8～11
6～16
3
黄花岭向斜
黄花岭东
N30°E
2.0
2～7
2～12
4
沟头向斜
沟头以东
N31°W
1.4
8～12
6
5
家庄向斜
南社～家庄
N11°E
2.25
4～7
4～19
6
金漳背背斜
金漳背～西大阳南山
N30°W
7.0
6～12
5～19
7
黄花岭背斜
黄花岭
N38°E
1.4
2～12
4～11
8
西牛庄背斜
西牛庄北
N18°E
0.7
4～8
5～6
9
石板河背斜
石板河水库南
N57°E
1.0
3～7
6～9
10
沟头背斜
沟头以东
N36°E
1.3
7～19
9～18
11
家庄背斜
家庄西
北端N18°W
南端N52°E
2.0
4～19
9～18
12
万里向斜
万里向斜
N20°W
1.0
9～11
8～18
（2）地震补充勘探情况
本次探测在香山探测区，面积约0.8km2。
探测区共发现3个岩溶陷落柱和2条落差均在三米左右的正断层。
具体表现如下：
测区东北部发育有1个岩溶陷落柱和1条断层，分别用X1、F1表示。
其中X1水平剖面形态为近椭圆状，长轴近东西向，长约120m，短轴约80m，面积约8800m2，为一开放型岩溶陷落柱。
断层F1的产状为：
倾向SE，落差3m左右，延伸长度约104m，为一正断层。
探测区西南部发育有2个岩溶陷落柱和1条断层，分别用X2、X3、F2表示。
其中X2水平剖面形态为近椭圆状，长轴为近东西向，长近100m，短轴约60m，面积约4800m2，为一封闭型岩溶陷落柱。
X3水平剖面形态为近椭圆状，长轴为近北走向，长近110m，短轴约60m，面积约5200m2，为一开放型岩溶陷落柱。
断层F2的产状为：
倾向NE28°，倾角60°，落差3m左右，延伸长度约200m，为一正断层。
表1－2－2主要断层特征表
序
号
断层
名称
性质
落差（m）
断层产状
走向长（km）
备注
走向
倾向
倾角（°）
1
家庄断层
正
11
N3°E
SE
75
0.3
2
毕家庄断层
正
20
北N27°E
南S47°W
SE
75
0.7
3
毕家庄东断层
正
8
N8°E
SE
70
0.4
4
武家庄断层
正
20
N23°E
SE
70
0.12
5
古寨北断层
正
5
N14°E
SE
50
0.5
6
北岭断层
正
45
N55°E
SE
85
0.53
7
西掘山断层
正
10～20
北N5°E
南S37°W
SW
3.7
8
上河掌断层
正
5
N35°W
SW
0.84
9
上河掌北断层
正
14
N15～25°W
0.1
隐状断裂
地表未断
10
上村断层
正
15
N30°E
NW
78
0.2
11
金漳北断层
逆
16～17
N30°W
1.5
隐伏断裂
12
黄花岭断层
逆
18
N38°E
0.5
隐伏断裂
13
庄断层
逆
19
N50～40°W
不明
隐伏断裂
14
洼头沟断层
逆
5
N30°W
不明
隐伏断裂
三、煤层
井田共含煤10～16层，总厚度15.74m。
局部可采及可采煤层为4层，总厚10.97m。
群含煤8～11层，含煤系数8%。
其中9号与15号煤全井田可采；5号煤在Ⅷ勘探线以南可采；15号煤在Ⅶ勘探以北厚1.35～2.60m，以南为3.28～7.01m，结构复杂，含夹石4～5层。
组含煤2～5层，煤层总厚6.71m，含煤系数11%。
3号煤为主要可采煤层，在背斜轴部煤层常变薄，平均厚度6.20m，结构较复杂，含夹石2～3层。
各可采煤层特征见表1—2—3。
表1—2—3可采煤层特征见表
含煤地层
煤层
厚度
间距（米）
结构
稳定性
可采情况
最小一最大
平均（m）
山两组
3
4.42－7.89
6.20
45～48
较复杂
稳定
全区可采
组
9
0.54－1.75
1.20
简单
稳定
大部可采
30～36
15
1.35－4.55
2.97
复杂
稳定
全区可采
四、煤质
本煤田各层煤可燃基挥发分Vr实出率为5.96%～8.27%，为单一无烟煤种。
其变质程度由北往南有逐渐增高趋势，各煤层间自上而下变质程度有所增高。
群煤层灰分普遍较高，组煤层灰分较低。
从实际生产资料分析，组煤层灰分多在14%以下。
组煤层含硫量低，属低硫煤；群煤层9号煤为高硫煤（4.42%），5号和15号煤屡富硫煤（分别为2.91%和3.65%）。
各煤层发热量均较高。
15号煤从灰分为评价其可选性是良好的，但含硫量大，且为有机硫，故其洗选困难。
其它各层煤（3号煤含硫量低，不包括在）均未作硫的可选性试验，但从煤芯样洗煤分析结果看，硫分大多在1%～2.5%，这对煤的利用亦有一定影响。
总之，3号煤层厚度大且稳定，挥发分低，发热量高，灰分易选，灰熔点高（在1400℃以上）是优质无烟煤。
群煤也具有3号煤之优点，唯其含硫量高。
各可采煤层煤质特征见表1—2—4。
表1－2－4可采煤层煤质特征表
煤层号
水分
Wf（%）
灰分Ag（％）
挥发分（洗煤）
Vr（％）
硫分SgQ（%）
发热量Qbt（MJ/kg）
3
0.45~4.77
1.89
12.09~18.64
15.04
0.56~8.27
7.51
0.30~0.39
0.33
35.441
5
0.62~1.94
1.36
14.51~35.44
20.52
5.96~7.12
6.48
2.57~3.50
2.91
35.311
9
1.01~3.38
2.20
14.41~27.54
19.57
6.13~7.70
7.13
2.85~6.58
4.42
35.282
15
0.85~3.21
1.88
9.86~24.33
18.11
5.97~8.10
6.71
2.43~5.42
3.65
35.006
五、瓦斯、煤尘、煤的自燃发火及地温情况
1、瓦斯
根据市安全生产监督管理局[2005]74号文件《转发省安监局〈关于市国有及21万吨/年以上乡镇煤矿2004年度矿井瓦斯等级鉴定的批复〉的通知》，该矿井瓦斯绝对涌出量为15.16m3/min，瓦斯相对涌出量为5.34m3/t，该矿为低瓦斯矿井。
2、煤尘
据省产品质量监督检验所M20021230号检验报告，兰花集团大阳煤矿煤尘火焰长度为0，岩粉用量亦为0，无煤尘爆炸危险性。
3、煤的自燃发火性
据省产品质量监督检验所M20021230号检验报告，兰花集团大阳煤矿，煤层吸氧量为1.2506cm3/g，煤层自燃等级为Ⅲ级，属不易自燃煤层。
4、地温
据区域资料及多年的矿井生产证实，本地区地温和地压均未出现过异常现象，预计将来地温、地压变化不会给煤矿的正常生产带来大的影响。
5、主要煤层顶底板岩性特征
3号煤层顶板在井田西部为粗粒粉砂岩与细粒粉砂岩，东部为粗粒粉砂岩，中部为粗、中、细粒砂岩，平均厚8.89m，其底部常有一层0.20～1.00m泥岩或细粒粉砂岩为伪顶。
直接底板为0～0.5m的粘土泥岩，其下为细粒砂岩。
3号煤层及顶底板岩石的孔隙率、透水性、饱和含水率：
（1）上分层容重为1.39g/cm3，中分层容重为1.41g/cm3，下分层容重为1.40g/cm3，平均值为1.40g/cm3，直接顶板泥岩干容重2.61g/cm3，细粉砂岩的干容重为2.66g/cm3，顶板中砂岩干容重为2.81g/cm3。
孔隙率：
上分层孔隙率为6.44%，中分层孔隙率为9.09%，下分层孔隙率为12.67%，平均值为9.40%，泥岩孔隙率为0.76%，细粉砂岩为1.32%，中砂岩为0.94%。
（2）天然含水率：
上分层为3.799%，中分层为3.078%，下分层为3.539%，平均值为3.472%。
浸泡含水率：
上分层为6.284%，中分层为5.919%，下分层为5.489%，平均值为5.897%。
浸泡使3号煤层的含水率增加2.425%。
（3）单轴抗压强度：
上分层为8.53MPa，中分层为13.36MPa，下分层为8.35MPa，平均值为10.08MPa，泥岩为24.37MPa，细粉砂岩为62.07MPa，中砂岩为48.45MPa。
（4）浸泡软化系数（单轴抗压强度）：
上分层为0.86，中分层为0.70，下分层为0.72，平均值为0.76，属于浸泡软化程度中等煤层。
（5）摩擦角：
上分层为36.6，中分层为38.5，下分层为30.5，平均值为35.2，泥岩为43.1，细粉砂岩为49.5，中砂岩为44.6。
5号煤顶板为粗粒粉砂岩、细粒砂岩或石灰岩，平均厚3.72m。
底板为粘土质泥岩或泥岩。
9号煤顶板为细粒砂岩或粗粒粉砂岩，厚2.57～8.00m，平均4.95m，其底有一层0～0.5m的泥岩为伪顶。
底板为粗粒粉砂岩。
15号煤顶板为K2石灰岩，厚7.03～11.69m，平均8.95m。
底板为粘土泥岩。
六、井田水文地质
井田位于太行山中南段西侧，沁水向斜东南翼。
区有两大水系：
一是丹河，发源于高平县境，全长约120km；另一是沁河，发源于沁源县境，全长300km。
这些河流均向南流，切太行山，在省境注入黄河。
本井田位于上述两河流中段分水岭附近。
1、含水层
本区出露有奥系、石炭二迭系及第三系、第四系地层。
按地下水分类可分为溶洞水、裂隙水以及孔隙水三类。
本井田主要含水层有八层，自上而下分述如下：
（1）第四系冲积层
为孔隙潜水，由砂砾层、亚砂土组成，局部承压，全厚约25m。
由于地下水水位及含水层埋藏浅，为当地主要用水水源。
单位涌水量为0.0035～1.78L/S，渗透系数为0.046～16.5m/d，富水期为8～10月，贫水期为1～4月，水质为HCO3SO4-CaMg（或Na）型水。
（2）基岩风化壳
为裂隙潜水，局部承压。
据钻孔资料，一肌低处、浅部的风化壳要比高处、深部的风化壳的富水性强，风化深度30～50m。
单位涌水量为0.00056～0.265L/S，渗透系数为0.00135～2.68m/d，水质为HCO3SO4（或CL）-CaMg型水，矿化度一肌小于500mg/L，地下水位变化幅度在0.9~1.3m，富水期8～10月，贫水期1～4月。
（3）二迭系上石盒子组中部砂岩
为层间裂隙水，中粒砂岩组成，平均厚15.57m，出露泉水较多，大者流量为0.35～12L/S，水质为HCO3CL（或SO4）-CaMg型水，矿化度小于300mg/L。
但本层出露位置较高，地下水排泄条件好，流量随季变化，变化幅度小于4倍。
（4）二迭系组K8砂岩、下石盒子组K9砂岩含水组
为层间裂隙水，中粒砂岩，平均厚K8为4.46m，K9为6.41m，但厚度变化大。
K8有时为3号煤的直接顶板，水位标高为+829.62～+880.72m，水质为HCO3SO4-CaNa（
升级会员 