毕业设计鼎盛煤业23号煤层60万吨矿井初步设计Word文件下载.docx
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山西省煤炭工业局文件晋煤行发[2007]1785号文《关于对太原国立实业有限公司晋源鼎盛煤矿〈矿井地质报告〉‘评审意见书’的批复》
二、地质构造
1.地层
井田内地层由老到新有：
奥陶系中统峰峰组（O2f）、石炭系中统本溪组（C2b）、石炭系上统太原组（C3t）、二叠系下统山西组（P1s）、二叠系下统下石盒子组（P1x）、二叠系上统上石盒子组（P2s）及第四系中上更新统（Q2+3），井田内出露的地层有二叠系下统下石盒子组、上统上石盒子组，在山梁、坡上，有零星的第四系中上更新统不整合覆盖其上，现简述如下：
1）奥陶系中统峰峰组（02f）
为煤系地层之基底，厚度117～142m，平均134m左右，中下部岩性以浅灰、灰色角砾状泥灰岩、白云质灰岩为主，夹脉状纤维石膏及结晶石膏层；
上部为深灰、灰色厚层状石灰岩，夹薄层白云质灰岩。
2）石炭系中统本溪组（C2b）
厚度18．50～29．66m，平均25．75m，平行不整合于下伏峰峰组之上，岩性主要为深灰、灰色砂岩、砂质泥岩、泥岩、铝质泥岩，夹有数层透镜状石灰岩及薄煤层。
底部为透镜状分布的山西式铁矿、浅灰色G层铝土矿。
3）石炭系上统太原组（C3t）
连续沉积于本溪组之上，为井田内主要含煤地层之一，厚度71.02-102.40,平均85.21m,岩性主要由深灰色、灰黑色、黑色泥岩、砂质泥岩、石灰岩、煤层及灰白色砂岩组成，为一套海陆交互相含煤沉积。
按其沉积特征可将太原组分为五段：
（1）下部过渡相段：
岩性由深灰色、灰黑色泥岩、砂质泥岩，灰色砂岩、粘土岩及l～2层薄层石灰岩组成，夹l～2层煤线。
底部K1砂岩（晋祠砂岩）为中、粗粒砂岩，成份以石英为主，含长石及暗色矿物，分选性较好，硅质胶结，厚度5m左右。
本段是在滨海环境和地壳振荡频繁的条件下形成的，包括了前海相、泄湖海湾、沙洲、沙坝及泥炭沼泽相相互迭加交替的典型过渡相沉积。
（2）泥炭沼泽相段：
从9号煤层底至L1灰岩（庙沟灰岩）底，厚度一般12.20m左右。
岩性以深灰、灰黑色砂岩、砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩和煤层组成。
本段形成于海进过程中。
首先是滨海平原沼泽化，大面积沼泽分布，堆积了泥炭层，之后海侵的发生为泥炭层埋藏保存创造条件。
（3）浅海相段：
由L1灰岩、K2灰岩（毛儿沟灰岩）夹泥岩、钙质泥岩及粉砂岩等组成。
L1灰岩为深灰色石灰岩、泥灰岩，顶部含泥质增多，含海相动物化石，厚2.92m左右。
K2灰岩厚8．73m左右，为深灰色石灰岩，质较纯，致密、坚硬，常具溶孔与裂隙，为方解石脉和细晶充填，含海相动物化石，中间常夹l～2层薄层泥岩或粉砂岩。
这是晚石炭世海水广泛入侵并伴随地壳的振荡运动，形成了以浅海相沉积为主，间夹短期的泄湖海湾相，称之为庙沟、毛儿沟海侵期，这时期地壳以下沉为主，在毛儿沟期之后，地壳逐渐抬升，以短期的泄湖海湾相沉积了7号煤层下的泥岩层，含黄铁矿及植物化石碎片。
（4）中煤组段：
从7号煤层底至L5灰岩（东大窑灰岩）顶，厚17.72m左右，以灰岩、灰白色砂岩、深灰色泥岩、炭质泥岩、砂质泥岩及煤层组成。
下部L4灰岩（斜道灰岩）厚2.46m左右，上部k灰岩厚1.07m左右，两层灰岩顶部多含泥质，含大量海相动物化石。
本段含煤3层，自上而下为6上、6、7号，其中6号煤层为全井田稳定可采煤层。
本段由泥炭沼泽相、海相、沼泽相、泥炭沼泽相海相变化。
（5）上部过渡相段：
从L5灰岩顶至K3；
砂岩（北岔沟砂岩）底，厚6.72m左右，以灰黑色泥岩、砂质泥岩为主。
本段岩层层理发育，以水平及微波状层理为主，常含黄铁矿、菱铁矿结核。
本段为晚石炭世最后一次海侵后地壳开始抬升，形成了沼泽相、泥炭沼泽相，并向三角洲相过渡。
4）山西组（P1s）
从K3砂岩底到K4砂岩（骆驼脖砂岩）底，厚度58．88～64．22m，平均60．26m，与太原组整合接触，为井田主要含煤地层之一。
岩性主要为灰、灰白色砂岩，深灰、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩泥岩及煤层。
以陆相沉积为主。
按其成煤条件分三段来叙述。
（1）下部无煤段：
从K3砂岩底至3号煤层底，厚16．91m左右。
由灰色砂岩、灰黑色砂质泥岩、泥岩组成，底部K3；
砂岩为灰白色砂砾岩，厚层状，砾石成分以长石、石英为主，粒度由下而上逐渐变细，分选、磨圆较差，泥质或钙质胶结，具交错层理，厚8．72m左右。
本段为三角洲分流河道相，并随着河床的退化，河漫滩相逐渐扩大发展到沼泽相，进而向泥炭沼泽相过渡。
（2）中部富煤段：
由3号煤层底到2号煤层顶，厚17．75m左右。
由灰色砂岩、灰黑色砂质泥岩、泥岩及煤层组成，所含2、3号煤层均为全井田稳定可采煤层。
本段为泥炭沼泽相、河漫滩相、泥炭沼泽相沉积。
3）上部含煤段：
从2号煤层顶至瞄砂岩底，厚25．60m左右，由灰色砂岩、灰黑色砂质泥岩、泥岩及煤层组成，所含01、02号煤层均为不稳定零星可采煤层。
5）二叠系下统下石盒子组（P1x）
从K4砂岩底到K6砂岩底，连续沉积于山西组之上，厚71．30～121．00m，平均101．45m，按岩性可分两段：
下段（P1X1）：
从K4砂岩底到K5砂岩底，厚度37.10～79.80m，平均55.82m，岩性主要为深灰、灰色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩互层，下部夹煤线及粘土泥岩；
底部K4砂岩为灰白、黄绿色细砂岩，成分以石英、长石为主，含暗色矿物及炭屑。
上段（P1X2）：
从k5砂岩底到K6砂岩底，厚度25．13～65．70m，平均45．63m。
岩性为黄绿、灰绿色砂岩、砂质泥岩、粉砂岩夹紫色、黑色泥岩。
底部K5砂岩为灰绿、黄绿色粗砂岩，巨厚层状，底部局部含砾，坚硬，钙质胶结，分选差，次棱角状颗粒。
6）二叠系上统上石盒子组（P2s）
井田内广泛出露，与下石盒子组整合接触，井田内赋存不全，最大残留厚度220m左右。
岩性为灰绿、黄绿、杏黄、灰白色中、细砂岩粒砂岩与紫色砂质泥岩、泥岩互层，局部夹砂砾岩。
底部K6砂岩为灰绿、黄绿色粗砂岩，局部含砾，结构疏松，孔隙度大，成分复杂，具交错层理，泥质或钙质胶结，风化后呈灰白色，厚14．50m左右，为一良好的分界标志层。
7）第四系中、上更新统（Q2+3）
下部为浅棕红色粘土，含钙质结核，上部为浅黄色粘土，垂直节理发育，直立性好。
不整合覆盖在山坡、梁上。
厚度0～l0m，一般5m左右。
2.构造
该矿位于太原西山煤田复式向斜的东翼，井田内基本上为走向北西，向南西倾伏的单斜构造，地层倾角3°
左右。
尚未发现断层、陷落柱、岩浆岩等地质构造，构造属简单类型。
第三节煤层的埋藏特征
一、煤层的赋存特征
井田内主要含煤地层为山西组自上而下为03、1、2、3、其中03～4号煤层赋存于山西组，2、3、稳定可采煤层，其余煤层为不可采或局部可采煤层。
可采煤层厚度11.15m，可采含煤系数6.95%。
山西组可采煤层赋存于中部，地层厚60.00m。
可采煤层厚4.40m，可采含煤系数7.33%。
主要可采煤层2#层、3#层情况见表1-3-1。
表1-3-1煤层特征表
地
层
煤层号
煤层厚度
最小-最大
平均
煤层间距
夹石层数
稳定性
可采情况
顶板
底板
山
西
组
2
2.8-3.06
3.05
6-12
9
1-2
稳定
全区可采
泥岩或
砂质泥岩
细砂岩
3
1.22-2.10
1.60
0-1
20.29-35.62
30
二、可采煤层
1、2号煤层：
位于山西组中部，煤厚3.05m左右，稳定，全区可采，结构简单，含1～2层夹石，夹石厚度0.2m左右，顶板为泥岩或砂质泥岩，底板为细砂岩。
2、3号煤层：
位于山西组中下部，2号煤层下9m左右，厚度1.6m左右，稳定，全区可采，结构简单，有时含一层夹石，夹石厚0.2m左右，顶底板均为砂质泥岩。
各煤层均为贫煤均可作为良好的动力用煤，亦可作为民用煤。
第四节水文地质
一、地表水
井田内无常年性水流，有一条沟谷自北部向东南穿过井田，平时无水，大雨后有短暂水流，向东南流出井田外，汇入汾河。
属黄河流域，汾河水系。
二、井田内主要含水层
1、奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层
奥陶系中统岩溶裂隙含水层岩性以石灰岩、白云岩为主。
本井田位于西山煤田东部，官地井田南部，奥陶系中统石灰岩溶隙溶孔较发育，富水性强，据《西山矿务局官地矿矿井地质报告》，1996年在本井田东北部施工的官水一l、官水一2供水井，水位降深分别为O．20m、O．38m时，单位涌水量分别为62．66L／s．m、30．64L／s．m，水位分别为799．20m、800．95m。
推断本井田水位798m左右。
2、石炭系太原组石灰岩岩溶裂隙含水层
该含水层主要为L1、K2、L4、L5四层石灰岩，平均厚度分别为2．92、8．73、2．46、1．07m，总计15．18m左右。
其中K2灰岩厚度最大，溶蚀裂隙较发育，富水性相对较强，据《西山矿务局官地矿矿井地质报告》，1958年官19号钻孔该层抽水试验，水位降深16.85m时，单位涌水量q=O．00359L／s．m，渗透系数k=0．0158m／d，富水性弱，水位标高1216．051m。
3、二叠系山西组砂岩裂隙含水层
含水层多为中、粗粒砂岩，由于埋藏较深，补给条件差，富水性弱。
据《西山矿务局官地矿矿井地质报告》，1958年官19号钻孔该层抽水试验，水位降深42．76m时，单位涌水量q=O.00244L／s．m，渗透系数k=O．00304m／d，富水性弱，水位标高1214.22m。
4、二叠系石盒子组砂岩裂隙含水层
含水层多为中、粗粒砂岩，井田内大面积出露，大部分处于当地侵蚀基准面以上，只形成透水层。
在风化裂隙带，钻孔冲洗液往往大量漏失；
在侵蚀基准面以下区域，于浅部可形成风化裂隙带潜水，总的来说富水性弱。
据《西山矿务局官地矿矿井地质报告》，1958年小井峪勘探区II一5号钻孔抽水试验，K6砂岩含水层单位涌水量q=O．00047L／s．m，渗透系数k=O．0036m／d，富水性弱。
三、地下水的补、径、排条件
本井田属区域岩溶水的迳流区，岩溶水向东南排向晋祠泉。
石炭系及二叠系含水层在裸露区接受大气降水补给和季节性河流补给后，顺岩层倾向迳流，在沟谷中出露时以侵蚀下降泉的形式排泄，下部含水层中地下水则一直沿岩层倾向迳流，部分则以矿坑、水井排水的方式排泄。
四、井田主要隔水层
1、山西组隔水层
山西组发育2～3层较稳定连续的泥岩、炭质泥岩地层，这些地层隔水性：
较好，可将该类泥岩地层视作山西组煤层与太原组灰岩含水层及上部含水层间较好的隔水层。
2、本溪组及太原组下部隔水层
五、矿井充水因素分析
本区平均年降水量为459mm，属于干旱地区，本井田地形坡度较陡，植被不发育，有利于自然排水，入渗补给地下水条件差，对于山西组砂岩含水层，由于其上有较多隔水层分布，接受大气降水的直接补给很少。
本井田可采煤层2、3号的直接充水含水层是山西组砂岩裂隙含水层，间接充水含水层主要为下石盒子组砂岩裂隙含水层、太原组岩溶裂隙含水层。
井田内可采煤层底板最低标高880m，均位于奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层水位之上，奥灰岩溶水对本井田煤炭生产无影响。
本井田含水层除奥陶系岩溶裂隙含水层外富水性均弱，因此矿井涌水一般不大。
六、构造对井田内水文地质条件的影响
本井田大致为一向斜构造，断裂构造不发育，只在井田东南边界附近有碾底正断层，落差40m，未发现陷落柱。
据《山西省太原西山煤田清交矿区清徐勘探区详查地质报告》，勘探时有20个钻孔遇断层，遇陷落柱4次，水文观察均无异常。
生产矿井调查，巷道见断层和陷落柱一般无水，偶有少量渗水。
由此分析，构造对井田水文地质条件不会有明显影响。
七、各煤层开采时顶板岩石冒落带及导水裂隙带计算：
2、3号煤层顶板为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，老顶为细砂岩、中砂岩，全部冒落管理顶板时，根据《三下采煤规程》，冒落带（Hm）、导水裂隙带（Hli）的高度可用下式计算：
Hm=A1±
2.2
式中，A1=100∑M/（4.7∑M+19），∑M为开采煤层厚度。
井田内各可采煤层冒落带高度、导水裂隙带最大高度见下表。
冒落带高度、导水裂隙带最大高度统计表
煤层
煤层厚度（m）
层间距（m）
冒落带高度（m）
导水裂隙带最大高度（m）
8.7-9.17
44.98
4.9-7.2
38.98
经计算，井田内各可采煤层导水裂隙带最大高度均大于各可采煤层之间的层间距。
在开采下部煤层时，上部煤层采古空区积水如不及时探放，会沿裂隙导入下部煤层，形成水害。
在煤层埋藏浅，在井田东部各煤层开采后，产生的裂隙波及到地表，使大气降水、地表水沿裂缝导入井下，造成灾害。
八、矿井涌水量
由于矿井水文地质条件中等，而且周边矿井已有多年的开采历史，矿井涌水量与产量有一定的相关性，因此，可用类比法预计矿井涌水量。
矿井涌水量预计公式：
Kp=Qo/P。
Q=Kp×
P
Kp--含水系数（m3/t）
Qo--矿井涌水量（m3/d）
Po--产量（t/d）
Q--矿井预算涌水量
P--设计生产能力
根据《山西煤炭运销集团鼎盛煤业有限公司采（古）空区积水、积气及火区调查报告》，原太原国立实业有限公司源鼎盛煤矿开采2号煤层，正常矿坑涌水量382m3/d，最大矿坑涌水量627m3/d。
矿井兼并重组后，设计能力60万t/a，平均日产1818/d。
预算矿井正常涌水量：
Q正常=1818×
0．42=763m3/d。
最大涌水量：
Q最大=1818×
0.69=1254m3/d
考虑到井下消防洒水、采空区探放水等因素，确定本次设计正常涌水量为32m3/h，最大涌水量为52m3/h.
九、供水水源
设计确定矿井生产、生活用水采用井田东南奥陶系富水区域的奥灰水，矿井井下排水经净化处理后，可作为生产用水和消防用水。
第二章井田井界与储量
第一节井田境界
根据山西省国土资源厅2010年6月25日颁发的《采矿许可证》（证号C1400002010061220071324），该矿井田境界由1～9个拐点坐标连线圈定。
井田面积0.649km2，批准山西煤炭运销集团鼎盛煤业有限公司开采2号-3号煤层,井田范围由下列1～9个拐点坐标点连线圈定。
详见井表2-1-1。
表2-1-1井田境界拐点坐标表
拐点编号
北京54坐标系
西安80坐标系
纬距（X）
经距（Y）
1
4176400.00
19621110.00
4176351.851
19621040.156
4176290.00
19620910.00
4176241.849
19620840.156
4176570.00
19620830.00
4176521.849
19620760.154
4
4176485.00
19620390.00
4176436.845
19620320.153
5
4176600.00
19620370.00
4176551.845
19620300.152
6
4176470.00
19619680.00
4176421.839
19619610.152
7
4176870.00
19619610.00
4176821.839
19619540.148
8
4177110.00
19620915.00
4177061.851
19620845.149
4176880.00
19620900.00
4176831.850
19620830.151
井田南北长1.2～1.5km，东西宽0.4～0.7km，井田面积0.649km2。
山西煤炭运销集团鼎盛煤业有限公司矿井东南部与大光窑煤矿相邻，东北部为大炭窑煤矿，其它区域均与官地煤矿相邻。
第二节地质储量的计算
矿井保有能利用资源/储量汇总表见表2-2-1。
矿井设计可采储量汇总表见表2-2-3。
表2-2-1资源/储量估算结果汇总单位：
Mt
煤类
资源／储量
111b
总量
（％）
111b+122b
11lb
122b
333
现保有
PM
1.662
0.05
1.712
97
7.418
100
合计
9.23
矿井设计储量是扣除矿井井田境界煤柱，断层煤柱，建（构）筑物煤柱和333的折减量后剩余的资源储量。
井田内333资源储量可信度系数取k=0.9。
矿井设计储量计算结果7.73Mt，见表3-2-2。
表3-2-2矿井设计储量计算表单位：
Mt
编号
工业资源/储量
111b+122b+333×
0.9
永久煤柱损失
设计
储量
井田
边界
水体
地面建筑
构造
蹬空区
小计
1.541
0.22
1.321
7.49
1.08
6.409
9.031
1.3
7.73
矿井设计可采储量是矿井设计储量扣去工业场地、大巷煤柱和开采损失后剩余的资源储量。
采区回采率：
2、3、均为中厚煤层，采区回采率取80%。
表3-2-3矿井设计可采储量计算表单位：
开采煤柱损失
开采
损失
设计可
采储量
工业场地
大巷
采区、
采空区
1.312
0.16
0.33
0.49
0.164
0.658
6.419
0.47
0.901
1.371
0.979
3.448
7.731
0.63
1.231
1.861
1.143
4.106
第三章矿井工作制度及生产能力
第一节矿井工作制度
根据《煤炭工业矿井设计规范》，确定矿井的工作制度为：
年工作日为330d，每天四班作业，日净提升时间16h。
第二节矿井设计生产能力及服务年限
一、矿井设计生产能力
根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室文件晋煤重组办发（2010）31号文《关于太原市山西煤炭运销集团鼎盛煤业有限公司煤矿企业重组整合方案的批复》，确定兼并重组整合后山西煤炭运销集团鼎盛煤业有限公司（矿井）生产能力为0.6Mt/a。
净增生产能力为0.3Mt/a。
二、矿井服务年限
矿井服务年限按下式计算:
式中:
T—服务年限,a；
Zk—设计可采储量,Mt；
A—矿井设计生产能力,Mt/a；
K—储量备用系数,取1.4。
经计算,矿井服务年限4.9a。
第四章井田开拓
第一节井田开拓方式的确定
一、井田开拓方案
（一）井口及工业场地位置的选择
该矿2、3号煤层自燃等级均为Ⅲ，均为不易自燃煤层。
井田内可采的2、3、号煤层赋存稳定，为主要可采煤层。
井田内水文地质条件中等，水文地质类型属简单型。
由上述情况可以看出，采空区、小窑对开采工作影响不大。
该矿为高瓦煤矿，主、副斜井设在地形较平坦，宽阔处，可以满足0.60Mt/a斯矿井，为满足安全、通风等生产的要求，经现场实地踏探副井工业场地西南距副井井口65m的区域作为矿井风井场地。
（二）井田开拓方案
1.开拓方案
根据地质条件和煤层赋存情况，本次设计共提出如下方案：
根据井田、煤层赋存特征及开采技术特征，在选定的工业场地内，开拓井筒，主提升井，井筒
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