碾沟矿矿井初步设计 - 图文

目 录

第一章 井田概况及建设条件.......................................... 1 第一节 矿区概况 .................................................. 1 第二节 井田地质特征 .............................................. 3 第三节 煤层的埋藏特征 ........................................... 14 第二章 井田境界与储量............................................. 22 第一节 井田境界 ................................................. 22 第二节 地质储量的计算 ........................................... 23 第三节 可采储量的计算 ........................................... 25 第三章 矿井工作制度及生产能力..................................... 28 第一节 矿井工作制度 ............................................. 28 第二节 矿井生产能力及服务年限 ................................... 28 第四章 井田开拓................................................... 29 第一节 井田开拓方式的确定 ....................................... 29 第二节 达到设计生产能力时工作面的配备 ........................... 32 第五章 矿井基本巷道及建井计划..................................... 33 第一节 井筒、石门、与大巷 ....................................... 33 第二节 井底车场 ................................................. 34 第三节 建井工作计划 ............................................. 37 第六章 采煤方法................................................... 39 第一节 采煤方法的选择 ........................................... 39 第二节 确定采区巷道布置和要素 ................................... 40 第三节 回采工艺及劳动组织 ....................................... 42 第四节 采区的准备与工作面接替 ................................... 43 第七章 井下运输及设备............................................. 46 第一节 运输系统与运输方式的确定 ................................. 46 第二节 运输设备的选择和计算 ..................................... 47 第八章 矿井提升................................................... 49 第九章 矿井通风与安全............................................. 60 第一节 风量计算 ................................................. 60 第二节 矿井通风系统和风量分配 ................................... 67 第三节 计算负压及等积孔 ......................................... 67 第四节 选取扇风机 ............................................... 68 第五节 安全生产技术措施 ......................................... 71 第十章 经济部分................................................... 80 第一节 主要经济技术指标 ......................................... 80 第二节 矿井设计概算 ............................................. 83

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第三节 技术经济分析与评价 ....................................... 84 参考文献........................................................... 86 致 谢........................................................... 87

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第一章 井田概况及建设条件

第一节 矿区概况

1.1.1交通位置

井田位于清徐县清源镇后窑村、碾底村、西沟村一带，行政隶属于清徐县清源镇管辖。其地理坐标为：东经112°15′06″～112°19′57″，北纬37°38′43″～37°40′48″。

307国道、大运(太祁段)高速公路、太原至离石高速公路从井田外东部4.5ｋｍ处经过，矿区有清徐至古交公路通过，矿区距307国道约6.5km，距清徐县城约5km，交通较为便利，交通位置图见图1-1-1。

图1-1-1 交通位置图

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1.1.2地形地貌

井田地处晋西黄土高原，地形复杂。地势总体东、西高，中间低的态势，最高点位于矿井中西部的马鸣山，标高+1295.9m，最低点位于矿井中南部的沟谷中，标高为+917.0m，最大相对高差为378.9m。属剥蚀低中山区。岩石裸露，沟谷纵横，较大沟谷为白石沟，呈北西-南东向从井田西南经过，主沟两侧大小冲沟发育，多呈V字形，沟岸陡峻。 1.1.3河流

矿井属黄河流域汾河水系，矿井内没有常年性河流，只有白石沟汇集沿途泉水，可有涓涓细流，雨季时才有急湍山沿沟排泄注入汾河。

汾河位于井田东8km处，由北向南迳流。它发源于晋西北管涔山。迳流至兰村入太原盆地，根据上兰村水文站观测资料，汾河最大流量1940m3/s，最小流量200m3/s。多年平均年迳流量6377×105m3。具有明显的干旱区河流特点，流量随降雨量多少变化较大。 1.1.4气象及地震情况

本矿井地处晋西黄土高原，为温带大陆性气候，四季分明，昼夜温差大，冬季寒冷干燥，春季干旱无雨，夏季炎热多雨，秋季温度适中。年平均气温10.4℃，最高气温在七月份，平均温度24℃，最低气温在一月份，平均温度-4.9℃；年降水量在249.5mm~495.7mm之间，多集中于七、八、九三个月内。年蒸发量在1715.6mm~2047.6mm之间；无霜期约190天，全年冻结期为当年10月中旬至次年3月底，最大冻土深度0.69m，全年春、夏两季多为东南风，秋、冬两季多为西北风，最大风速可达28.5m/s。

根据《中国地震动参数区划图》(GB50011-2001)建筑抗震设计规范，本区地震动峰值加速度为0.15g，地震基本烈度值为VIII度。据记载，本县徐沟一带曾发生过6级地震。

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第二节 井田地质特征

1.2.1区域地质 1.2.1.1区域地层

清交矿区位于太原西山煤田东部，区域上出露地层有奥陶系中统峰峰组与马家沟组，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，二叠系上统上石盒子组、石千峰组，下三叠系下统刘家沟组和第四系中上更新统。石炭系上统太原组和二叠系下统山西组为本区含煤岩系。 1.2.1.2区域构造

清交矿区在大致走向北东，倾向北西的单斜上发育着—系列平缓褶曲，以及北东和北东东向的正断层。

延展较长的北西向褶曲有由庄头背斜(Z2)，伯崖头向斜(Z3)，窑儿沟向斜(Z5)，磁窑沟背斜(Z9)等；北东东向褶曲有火山背斜(Z18)，迎南风向斜(Z24)，碾底背斜(Z27)和后窖背斜(Z28)等。

落差较大的断层有：碾底断层(F22)，落差60m，坡底断层(F30)，落差50m，坪地窑断层(F33)，落差120m，黄山底断层(F35)，落差30m，瓦窑村断层(F39)，落差50m等。

陷落柱主要分布在火山沟以东，碾沟背斜以南地区。 清交矿区西部北缘有闪长玢岩侵入。 1.2.1.3区域含煤特征

本区主要含煤地层为山西组和太原组，含煤地层总厚135.80m，含煤17层，其中可采及局部可采煤层10层(02、03、1、2、3上、4、4下、6、7、8、9号)，煤层总厚16.0m，含煤系数11.8%。

山西组煤层以瘦煤为主，贫煤次之，太原组煤以贫煤为主，无烟煤次之。 1.2.2矿井地质 1.2.2.1地层

本矿区钻孔揭露及地表出露的地层有奥陶系中统峰峰组、石炭系中统本溪组、石炭系上统太原组、二叠系下统山西组、二叠系下统下石盒子组、二叠系上统上石盒子组、新生界第四系中、上更新统。现依据钻孔揭露及地表出露资料将

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地层由老至新分述如下：

1、奥陶系中统峰峰组(02f)

为煤系地层沉积基底，井田内未出露。

深灰色厚层状石灰岩，间夹角砾泥灰岩、白云质灰岩。石灰岩致密、坚硬，含方解石脉。本组厚度117.00—142.00m,平均厚度130.00m。

2、石炭系中统本溪组(C2b)

平行不整合于奥陶系峰峰组灰岩侵蚀面之上。底部为“山西式铁矿”及G层铝土(矿)岩，中上部为粉砂岩、砂质泥岩夹一层石灰岩和煤线。“山西式铁矿”呈窝子状，不稳定。本组厚度18.50—37.00m,平均厚度29.40m。

3、石炭系上统太原组(C3t)

为本区主要含煤地层之一，属海陆交互相沉积。

该组以K1(晋祠砂岩)为基底，与下伏本溪组呈整合接触。Kl砂岩为灰白色厚层状中粒石英砂岩，含铁质，斜层理发育，厚一般约4.30m左右。其上岩性为灰色、灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩夹四层石灰岩 (L1、K2(L2、L3)、L4、L5)和中细粒砂岩。含6上、6、7、

7下、8上、8、 9、10和11号9层煤层。其中，6、8、9号煤层为全区稳定可采煤层，6上、7、8上号煤层为较稳定不可采煤层，其余为不可采煤层。

全组平均厚度74.10m左右。 4、二叠系下统山西组(P1s)

连续沉积于石炭系上统太原组之上，为一套陆相碎屑岩含煤建造，为本井田主要含煤地层之一。

由深灰色、灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩及煤层组成，底部为K3砂岩(北岔沟砂岩)。本组含6层煤层，其中2、4、5号为全井田稳定可采煤层，03号为大部可采的稳定煤层，3、5上号为较稳定不可采煤层。

本组厚度54.60—65.80m,平均厚度57.50m。 5、二叠系下统下石盒子组(P1x)

与山西组连续沉积。从K4砂岩底至K6砂岩底，平均厚约86.90m，按其岩性可分为两段。

下段：深灰—灰色细砂岩、粉砂岩与砂质泥岩互层，底部为中粒砂岩(K4砂

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岩，骆驼脖子砂岩)，为灰色、灰绿色，厚层状，成份以石英、长石为主，斜层理较发育。段厚39.20—45.80m,平均42.30m。

上段：黄绿色、灰绿色砂质泥岩、粉砂岩与浅灰色细砂岩互层，底部为灰色粗砂岩(K5砂岩)。段厚40.10—50.10m,平均44.60m。

6、二叠系上统上石盒子组(P2s)

连续沉积于下石盒子组地层之上，井田内大面积出露，该组地层在井田内厚约290m，按其岩性可分两段。

下段：灰绿色、黄绿色砂质泥岩与细砂岩互层，间夹粉砂岩，底部为黄绿色，厚层状中粒砂岩(K6砂岩)，成份以长石、石英为主，分选差，泥质胶结。段厚160.0—210.00m,平均厚度190.00m。

中段：暗紫、兰灰、黄绿色泥岩、砂质泥岩与灰绿色细砂岩互层，间夹灰绿色、黄绿色中粒砂岩，底部为黄绿色，厚层状中粒砂岩(K7砂岩)。本段最大残留厚度＞100m。

7、第四系中上更新统(Q2+3)：

浅灰黄色含砂粘土、砂质粘土及棕红色粘土，粘土含钙质结核，垂直节理较发育。厚度0—17.00m,平均8.50m。 1.2.2.2构造

井田构造形态受区域性构造碾底断层、碾底向斜、碾底背斜、黄岭断层的影响，井田构造形态总体为走向NE，倾向NW的单斜，同时伴生有次一级褶曲，地层倾角5°-12°，井田陷落柱较为发育，现据现有资料对井田构造分述如下：

1、褶曲

（1）S1背斜，以NW向贯穿井田西南部，两翼倾角基本对称，为9°左右，已被井下采掘工程所控制。

（2）S2向斜，位于井田东北部，轴向NW，与S1背斜呈现平行展布，两翼倾角基本对称，为7°左右，已被井下采掘工程所控制。

（3）S3：位于井田东部，为涧沟向斜和后窑背斜的西部末端，轴向北东，两翼倾角5°左右，沿NE75°方向向北东井入南峪井田。

2、断层

在井田东部原平口煤矿，井田内断层较少，仅在井田北部边沿发育有明窑沟

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断层。断层倾向SE，倾角80°，落差一般为3~15m，断层上、下盘地层均为上石盒子组下段，地面断点清晰，对井田煤层破坏不大。

碾底断层：为区域性构造，正断层，走向北东向，倾向北西，倾角75°左右，落差5-50m，沿井田北部穿过，将井田划分为南、北两个部分。

黄岭断层：位于井田西南部边缘，正断层，走向北东，倾向南东，倾角75°左右，落差2.5-15m。

3、陷落柱

井田内陷落柱发育，少数地面露头可见，多数为井下揭露，分布无明显规律。陷落柱多呈椭圆或圆形，直径10—120m，一般30—60m。

在原平口煤矿范围内，陷落柱较发育，共有大小陷落柱37个，直径大者上百米，小则数米。据地表及井下资料，陷落柱内岩石成碎块状，压密度很高，孔隙度较小，富水性均较差，就陷落柱本身不会对开采造成很大的影响，但在开采深部煤层时，可能会成为充水通道。

在原碾沟煤矿范围内，陷落柱较发育，共发育有6个，少数地面露头可见，多数为井下揭露，分布无明显规律。陷落柱多呈椭圆或圆形，直径10-100m。

在原西沟煤矿范围内，发育4个陷落柱，X1号陷落柱长轴200m，短轴100m左右，另外3个规模较小，长轴仅15-30m。

井田未发现岩浆岩，本井田构造复杂程度属简单类型。 4、滑坡与坡积

在井田范围内举目可见，较大者有1处。

后窑滑坡：位于后窑村对岸的山坡上，滑体由山岭向谷底滑动，长1200m，宽360m。滑体与载体均为下石盒子组，滑体岩层层序紊乱，岩石破碎。

坡积在井田沟谷两侧山坡上甚为发育，其形状各异，多为椭圆形，大小不等，最大直径达380m，最小为65m，部分坡积首尾相连形成一个坡积带。为岩石破碎崩坍堆积山坡低凹处。

除以上较大滑坡与坡积外，还有少数不少的小滑坡与坡积物，不再一一赘述。 1.2.2.3井田水文地质

（一）井田地表水体及河流

区内地表水属汾河水系，井田内没有常年性河流，较大沟谷均为季节性水流，

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平时断续有水或干涸，雨季流量增加。

（二）井田含水层 井田的含水层自上而下有： 1、第四系砂、砾孔隙含水层

井田内第四系分布零散，其中可视作含水层的为较大沟谷中窄条带冲积物，厚度小于10m，含潜水。根据清徐详查勘探时抽水试验结果，单位涌水量0.632L/s.m，渗透系数3.58m/d，水质类型为HCO32SO4—Ca2Mg型，矿化度244mg/l。

2、二叠系上、下石盒子组砂岩裂隙含水层(组)

本组含水层一般由数层中粗粒砂岩组成，其间多隔以泥岩、砂质泥岩等，出露面积广大，但相当大一部分处于当地侵蚀基准面以上，形成透水层。据清徐详查勘探时抽水试验结果，单位涌水量为0.000217—0.00134L/s.m，渗透系数0.00785m/d，水量较小，富水性弱，水质类型为HCO32SO4—Ca2Mg型，矿化度534mg/L，为软的淡水。

3、二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层(组)

本组主要含水层为中粗粒砂岩，据清徐详查勘探抽水试验结果，单位涌水量0.0042L/s.m，渗透系数0.032m/d，据本次施工的N-1号水文孔山西组抽水资料，单位涌水量0.0053 L/s.m，渗透系数0.0270 m/d，富水性较差，水质类型为HCO32SO4—Ca2Mg型，矿化度556 mg /L。

4、石炭系上统太原组砂岩、灰岩岩溶裂隙含水层(组)

为井田内主要含水层之一。由L1、K2、L4、L5四层石灰岩组成。据本次施工的N-1号钻孔太原组抽水资料，单位涌水量0.0054 L/s.m，渗透系数0.0285 m/d，富水性弱，水质类型为HCO32SO4—Ca2Mg型，矿化度为376—538mg/l，硬度1.7—20.36德国度，为极软一硬的淡水。

5、奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层(组)

为井田内主要含水层组之一。岩性以质纯的泥晶石灰岩为主，次为角砾状泥灰岩、泥灰岩、白云质砂岩及石膏等。井田内奥灰岩溶裂隙不甚发育，井田内有两个水文孔J5和N-1，J5号水文孔奥陶系峰峰组抽水试验单位涌水量为0.0022 L/s.m，水位标高为+910.72m；本次施工的N-1号水文孔奥陶系上马家沟组和下

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马家沟组混合抽水试验，水位标高为+901.76m，单位涌水量为0.0001 L/s.m，渗透系数为0.0002m/d。距离井田北部约300m的S17水文孔，奥灰水位标高为+922.00m，单位涌水量0.00014 L/s.m，约500m的S31水文孔奥灰水位标高为+948.80m，单位涌水量0.000325 L/s.m；距离井田东部约1000m的J4号水文孔奥灰标高为+913.98m，单位涌水量0.061 L/s.m；井田西南部距离井田边界约600m的615号孔奥灰标高为+919.24m，；距离井田南部约3000m的J7号孔奥灰水位标高798.80m，单位涌水量9.453 L/s.m，S25号孔水文标高为+800.92m，单位涌水量25.54 L/s.m。由上可知，井田内奥灰水流向为由北往南，且井田内岩溶裂隙不发育，奥灰水位标高为+901-+910m。水质类型为HCO32SO4—Ca2Mg型和SO42HCO3—Ca2Mg型，矿化度为280—852mg/l，硬度为12.41—37.53德国度，为微硬一极硬的淡水。

总之，井田主要含水层中富水性均弱。 （三）主要隔水层 1、太原组泥质岩隔水层

太原组9号煤到本溪组顶部平均厚25m，除底部晋祠砂岩(K1)外，是一套以泥岩、砂质泥岩为主的地层，沉积稳定，是一重要的隔水层。

2、石炭系本溪组隔水层

石炭系中统本溪组为一套泥岩、铁铝岩、铝质泥岩为主的地层，平均厚度约35m，隔水性能较好。与其上部太原组隔水层一道构成了9号煤层与奥陶系之间的重要隔水层。

（四）含水层的补给、径流、排泄

第四系松散岩类主要靠大气降水补给，在地形控制有利的情况下，在沟谷中形成水泉。

石炭、二叠系的砂岩、灰岩含水层主要接受上覆松散层的入渗补给，少数露头部位直接接受大气降水的补给，另外还有承压含水层之间的越流补给，地下水沿层间裂隙或溶隙向南运动。

奥陶系灰岩岩溶水，区域上主要接受大气降水的补给，向南流向晋中盆地。 （五）矿井充水因素分析 1、构造对矿井充水因素影响

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(六)水文地质类型

山西组2-5号煤层上部下石盒子组含水层为直接充水含水层，富水性弱，下部太原组灰岩、砂岩岩溶裂隙含水层和奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层为间接充水含水层，奥灰岩溶水位局部低于2-5号煤层底板标高，太原组6、8号以及9号煤层直接充水含水层为太原组薄层石灰岩岩溶裂隙含水层，间接充水层为奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层，其水位标高+901m-+910m，高于9号煤层底板标高最大为225m，2、4、5、6、8、9号煤层处于带压开采。在有导水构造沟通的情况下，局部存在奥灰岩溶水底板突水的可能，因此井田内2、4、5、6、8、9号水文地质类型属于中等型。

(七) 矿井涌水量预算 1、开采上组煤时的矿井涌水量

井田内上组煤包括03、2、4、5号煤层，原西沟煤矿开采2号煤层，生产能力为15万t/a，其开采时矿井正常涌水量10m3/d，最大涌水量为30 m3/d。则当矿井生产能力达到120万t/a时，由比拟法预算矿井正常涌水量为80 m3/d，最大涌水量为240 m3/d。

2、开采下组煤时的矿井涌水量

井田内下组煤包括6、8、9号煤层，原平口煤矿开采8号煤层，正常涌水量260m3/d，最大涌水量为360m3/d。主要为古空积水流入或渗入，生产能力为13万t/a。使用比拟法，当生产能力达到120万t/a时。经预算矿井正常涌水量在2400m3/d左右，最大涌水量3323m3/d。

第三节 煤层的埋藏特征

1.3.1煤层及煤质 1.3.1.1含煤地层

井田内含煤地层主要为石炭系上统太原组与二叠系下统山西组。 1、石炭系上统太原组(C3t)

为井田主要含煤地层，属海陆交互相沉积，按岩性特征及岩相组合为三段： （1）下段(C3t1)：从K1砂岩(晋祠砂岩)底至K2灰岩(毛儿沟灰岩)底，由深灰色、灰黑色粉泥岩、砂质泥岩与煤层互层，间夹石灰岩(L1灰岩，即庙沟灰

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岩)及细砂岩。底部K1砂岩(晋祠砂岩)为中粒砂岩，成份以石英、长石为主，分选性较好，硅质胶结。含煤5层，即8上、8、9、10和11号煤层，其中，8(8+9)、9号为本井田稳定可采煤层，8上号煤层为较稳定不可采煤层，其余为不可采煤层。

（2）中段(C3t2)：从K2灰岩(毛儿沟灰岩)底至L4灰岩(斜道灰岩)顶，深灰色海相石灰岩为主，间夹砂质泥岩、粉砂岩及薄煤层(7号及7下号)。海相石灰岩含生物碎屑化石，7号煤层为较稳定不可采煤层，7下号为不稳定不可采煤层。

（3）上段(C3t3)：从L4灰岩(斜道灰岩)顶至K3砂岩(北岔沟砂岩)底，黑灰色、深灰色泥岩、砂质泥岩为主，间夹6上、6号煤层及泥灰岩(L5灰岩，即东大窑灰岩)。其中6号为全井田稳定可采煤层，6上号为较稳定不可采煤层。

2、二叠系下统山西组(P1s)

连续沉积于石炭系上统太原组之上，为一套陆相碎屑岩含煤建造，为本井田主要含煤地层之一。

由深灰色、灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩及煤层组成，底部为K3砂岩(北岔沟砂岩)。本组含6层煤层，其中2、4、5号为全井田稳定可采煤层，03号为大部可采的稳定煤层，3、5上号为较稳定不可采煤层。

本组厚度54.60-65.80m，平均厚度57.80m。 1.3.1.2含煤性

井田内含煤地层为石炭系上统太原组及二叠系下统山西组，含有03号、2号、3号、4号、5上号、5号、6上号、6号、7号、7下号、8上号、8号、9号、10号和11号煤层，其中2号、8号、9号为全区可采的稳定煤层，4号、5号、6号为大部可采的稳定煤层，03号为大部可采的较稳定煤层，其余为不稳定、不可采煤层。

煤系地层总厚度135.60m，煤层总厚18.70m，地层含煤系数13.80%；可采煤层总厚14.68m，可采煤层含煤系数10.83%。其中太原组地层总厚78.10m，煤层总厚10.84m，地层含煤系数13.88%；可采煤层总厚8.20m，可采煤层含煤系数10.50%；山西组地层总厚57.50m，煤层总厚7.86m，地层含煤系数13.67%；可采煤层总厚6.48m．含煤系数11.27%。

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1.3.1.3可采煤层

井田内可采煤层为03号、2号、4号、5号、6号、8号、9号煤层。 03号煤层：位于山西组中上部，为本区的主要可采煤层之一。上距K4砂岩11.00—15.20m，平均12.00m。煤厚0.00—1.76m，平均0.93m，属薄煤层，结构简单，含0—1层夹石，为大部可采的较稳定煤层。根据清交勘探区详查报告，本煤层已被采空或破坏，无利用价值。

2号煤层：位于山西组中部，为本区的主要可采煤层之一。俗称“大窑煤”，上距03号煤层7.00—10.80m，平均9.00m。煤厚0.85—3.40m，平均2.38m，属中厚煤层，结构简单，含0—1层夹石。为全井田可采的稳定煤层，顶板为砂质泥岩，底板为细砂岩。由于长期的开采，古空区范围较大，本煤层已基本被采空。

4号煤层 ：位于山西组中部，俗称“二夹煤”，上距2号煤层11.00—23.00m，平均18.20m。煤厚0.69—2.97m，平均1.63m，属中厚煤层，结构简单，含0—2层夹石。为大部可采的稳定煤层，顶板为砂质泥岩或细砂岩，底板为泥岩或砂质泥岩。

5号煤层 ：位于山西组中下部，上距4号煤层4.97—10.23m，平均7.62m。煤厚0.40—2.50m，平均1.54m，属中厚煤层，结构简单，含0—1层夹石。为井田内大部可采的稳定煤层，顶板为砂质泥岩或细砂岩，底板为泥岩或砂质泥岩。

6号煤层：位于太原组上部。上距L5灰岩1.20—3.20m，平均1.91m。煤厚0.28—2.28m，平均1.57m，属中厚煤层，结构复杂，含0-3层夹矸，为井田内大部可采的稳定煤层。顶板为泥岩或砂质泥岩。底板为砂质泥岩或粉砂岩。

8(8+9)号煤层：位于太原组中下部，为本区的主要可采煤层之一。俗称“中带”，上距6号煤层32.20—45.90m，平均36.37m。煤厚1.40—6.20m，平均3.64m，属厚煤层，结构复杂，含0—4层夹石，为井田内可采的稳定煤层，顶板为炭质泥岩、粉砂岩，底板为泥岩或砂质泥岩。

9号煤层：位于太原组下部，为井田的又一可采煤层。俗称“四尺”，上距8号煤层0—10.90m，平均5.87m。煤厚0.97—6.81m，平均2.99m，属中厚煤层，结构简单，含0—1层夹石。为井田内可采的稳定煤层，顶板为泥岩，底板为砂质泥岩。见可采煤层特征表表1-3-1。

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表1-3-1 可采煤层特征表 煤层厚度地层 煤层号 (m) 最小—最大 平均 03 0.00—1.76 0.93 0.85—3.40 2.38 0.69—2.97 1.63 11.00-23.00 18.20 煤层间距(m) 最小—最大 平均 煤层结构 (夹矸数) 简单 (0—1) 简单 (0—1) 简单 (0—2) 大部 可采 全区 可采 大部 可采 较稳定 稳定 可采性 稳定性 顶板 岩性 底板 岩性 7.00-10.80 9.00 2 山西组 4 砂质泥岩 细砂岩 稳定 砂质泥岩、细砂岩 泥岩、砂质泥岩 4.97-10.23 7.62 5 0.40—2.50 1.54 简单 (0—1) 大部 可采 稳定 砂质泥岩、细砂岩 泥岩、砂质泥岩 7.90-16.80 12.46 6 0.28—2.28 1.57 复杂 (0—3) 大部 可采 稳定 砂质泥岩、细砂岩 砂质泥岩、粉砂岩 32.20-45.90 36.37 太原组 8 (8+9) 1.40—6.20 3.64 复杂 (0—4) 全区 可采 稳定 炭质泥岩、粉砂岩 泥岩、砂质泥岩 0-10.90 5.87 9 0.97—6.81 2.99 简单 (0—1) 全区 可采 稳定 泥岩 砂质泥岩 1.3.1.4煤层对比

井田内含煤地层空间展布稳定，层位亦相对稳定，煤层及层间距变化不大，易于对比。

2号煤层：位于山西组中上部，K4砂岩之下。上距K4砂岩20m左右，下距K3砂岩22m左右。为K3砂岩与K4砂岩间较稳定的全区可采的薄一中厚煤层。K3砂岩与K4砂岩层位稳定，易于识别，为煤层对比的依据。

4号煤层：位于山西组中下部，下距5号煤层4.97—10.23m，平均7.62m，厚度比较稳定，灰分较高。

5号煤层：位于山西组中下部，下距K3砂岩15m左右，K3砂岩层位稳定，易于识别，为该煤层对比的可靠标志层。

6号煤层：位于太原组上部，上距L5灰岩2m左右，L5灰岩层位稳定，易于识别，为该煤层良好的对比标志层。

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8(8+9)号煤层：位于太原组中下部，上距庙沟灰岩(L1)2m左右，庙沟灰岩为全区稳定的海相生物碎屑灰岩，易于识别，为煤层对比的可靠标志层。同时8号煤层本身层位稳定，结构简单～中等，厚度变化不大，全区稳定可采，这些均为该煤层对比提供了参考。

9号煤层：位于太原组的下部，上距庙沟灰岩(L1)12m左右，庙沟灰岩为全区稳定的海相生物碎屑灰岩，易于识别，为煤层对比的可靠标志层。同时本井田9号煤层与8号煤层间距一般在0-10.90m，平均5.87m，这亦为该煤层对比提供了依据。 1.3.1.5煤质

据《西山煤田清交矿区清徐勘探区详查地质报告》资料及巷道见煤点煤的送样资料，将各煤层物理性质及煤岩特征叙述如下。

1、煤的物理性质

各煤层煤的物理性质基本相同，颜色为黑色、黑灰色，条痕为棕黑色、褐黑色，玻璃及强玻璃光泽，内生裂隙发育，断口呈参差状、不规则状，容重1.35—1.40t/m3，硬度中等，一般为2-3。

2、煤岩特征 （1）宏观煤岩类型

各煤层煤的宏观煤岩特征相近，一般以亮煤为主，次为暗煤、镜煤，少量丝炭。宏观煤岩类型主要为半亮型和光亮型，半暗型次之，少量暗淡型。一般呈条带状、线理状结构，均一状结构次之；层状构造为主，块状构造次之。

（2）煤岩特征

据《清交矿区清徐勘探区详查地质报告》资料，2号煤有机组分中镜质组为92.5%，惰质组为7.5%，为微镜惰煤，无机组分以粘土质为主，硫化物及氧化硅少量，占总组分的15.6%；4号煤有机组分中镜质组为93.0%，惰质组为7.0%，为微镜惰煤，无机组分以粘土质为主，硫化物及氧化硅少量，占总组分的22.4%；5号煤有机组分中镜质组为92.8%，惰质组为7.2%，为微镜惰煤，无机组分以粘土质为主，硫化物及氧化硅少量，占总组分的18.0%；8号煤有机组分中镜质组为90.9%，惰质组为9.1%，为微镜惰煤，无机组分以粘土质为主，硫化物及氧化硅少量，占总组分的12.0%；9号煤有机组分中镜质组为92.1%，惰质组为7.9%，

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为微镜惰煤，无机组分以粘土质为主，硫化物及氧化硅少量，占总组分的15.2%。 1.3.2其他开采技术条件 1.3.2.1煤层顶底板工程地质特征

2号煤层顶板以泥质岩类为主，底板以砂质岩为主；4号煤层顶板一般为砂质泥岩为主。底板一般为砂质泥岩和泥岩；5号煤层顶板多为砂质泥岩，底板多为泥岩；6号煤层顶板多为泥岩和炭质泥岩，底板为细砂岩和泥岩；8号煤层顶板多为炭质泥岩和砂质泥岩，底板多为细砂岩和泥岩；9号煤层顶板为泥岩和砂质泥岩，底板以泥岩为主。各煤层顶底板岩石物理力学实验成果见表1-3-2。

表1-3-2 煤层顶底板岩石物理力学实验成果表

煤层 编号 2号 顶底板 顶板 底板 顶板 底板 顶板 底板 顶板 底板 顶板 底板 顶板 底板 单向抗压强度 (MPa) 6.5—63.1 17.7—62.2 67.1 4.7—63.0 100.3 109.8-126.8 32.7 40.8—84.6 27.3 27.8—82.3 31.0—68.3 24.8—112.6 单向抗拉强度 (MPa) 1.2 2.2 2.5 2.3—3.0 2.8 2.1 1.1—2.4 抗剪强度 (MPa) 4.0 10.0-26.0 10.3-15.6 10.0-35.1 6.7—11.6 4.3—13.6 5.9—28.5 岩石 名称 砂质泥岩 细砂岩 细砂岩 砂质泥岩 泥岩 砂质泥岩 泥岩 炭质泥岩 泥岩 砂质泥岩 粉砂岩 4号 5号 6号 8号 9号 1.3.2.2瓦斯

（1）钻孔瓦斯

据本次地质报告钻孔采取的瓦斯测试记过：2号煤层瓦斯中CH4含量0.13ml/g2daf，占瓦斯成分的3.09%，CO2占0.38%，N2占96.53%，为氮气带；4号煤层瓦斯中CH4含量3.08 ml/g2daf，占瓦斯成分的37.30%，CO2含量0.07 ml/g2daf，占瓦斯成分的1.90%，N2占60.74%，为氮气—甲烷带；5号煤层瓦斯中CH4含量0.02-0.09 ml/g2daf，占瓦斯成分的0.00%，CO2含量0.01-0.07ml/g，占瓦斯成分的0.08%-2.61%，N2占97.39%-98.83%，为氮气带；8号煤层瓦斯含量中CH4含量0.78-1.89 ml/g2daf，占瓦斯成分的6.58%-19.03%，CO2含量0.02-0.34 ml/g2daf，占瓦斯成分的1.58%-29.91%，

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N2占63.51%-98.42%，为二氧化碳—氮气带和氮气带；9号煤层瓦斯含量中CH4含量2.65 ml/g2daf，占瓦斯成分的36.95%，CO2含量0.01 ml/g2daf，占瓦斯成分的0.17%，N2占62.86%，为氮气—甲烷带。

（2）矿井瓦斯

根据山西省煤炭工业局晋煤安发[2006]12号文件，关于太原市254座煤矿2005年瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定的批复，本井田内整合前各煤矿开采2号和8号煤层，均为高瓦斯矿井，其周边相临煤矿如清徐县东于煤矿、清徐县平太煤矿等也为高瓦斯矿井。

根据山西省煤炭工业局晋煤安发[2006]12号文批复，2005年度原太原市清徐县平口煤矿8号煤层绝对瓦斯涌出量为10.71m3/min,相对瓦斯涌出量为27.6m3/t,二氧化碳绝对涌出量为1.55 m3/min,相对涌出量为3.99m3/t,为高瓦斯矿井。太原市清徐县西沟煤矿2号煤层瓦斯绝对涌出量为3.68m3/min,瓦斯相对涌出量为13.38m3/t,二氧化碳绝对涌出量为0.94 m3/min,相对涌出量为3.42m3/t,为高瓦斯矿井。

另根据煤炭科学研究总院沈阳研究院于2010年11月编制完成了《山西阳煤集团碾沟煤业有限公司矿井瓦斯涌出量预测报告》及批复，该矿开采4、9号煤层且生产能力达到1.2Mt/a时，最大相对瓦斯涌出量为24.30m3/t，最大绝对瓦斯涌出量值为61.36m3/min；中期开采5号煤层且达到1.20Mt/a能力时，最大相对瓦斯涌出量为18.77m3/t，最大绝对瓦斯涌出量值为47.39m3/min；后期开采8号煤层且达到1.20Mt/a能力时，最大相对瓦斯涌出量为24.46m3/t，绝对瓦斯涌出量值为61.75m3/min；开采9号煤层且达到1.20Mt/a能力时，最大相对瓦斯涌出量为30.58m3/t，最大绝对瓦斯涌出量为77.20m3/min，属高瓦斯矿井。 1.3.2.3煤尘爆炸危险性

根据测试资料，原清徐县平口煤矿开采8号煤层，煤尘具有爆炸危险性；原清徐县西沟煤矿、原清徐县碾沟煤矿、原清徐县洛池渠煤矿开采2号煤层，煤尘均具有爆炸性。

2006年7 月10日清徐县西沟矿2号煤层煤样和2007年2月碾沟煤矿2号煤层煤样送到山西省煤炭工业局综合测试中心测试，测试结果为煤尘均有爆炸危险性。

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另外根据地质报告本次补充勘探N-1、N-7、N-9钻孔可采煤层采样化验，结果为2、5、6、8、9号煤层煤尘均具有爆炸危险性。 1.3.2.4煤的自燃倾向

2006年7 月10日清徐县西沟矿2号煤层煤样和2007年2月碾沟煤矿2号煤层煤样送到山西省煤炭工业局综合测试中心测试，测试结果为2号煤层均属不易自燃煤层。

另外根据地质报告本次补充勘探N-1、N-7、N-9钻孔可采煤层煤样测试煤的自燃倾向性，测试结果为2、4、5、9号煤层均属不易自燃煤层，6号煤层属不易自燃和自燃煤层。另外，由于8号煤层原煤挥发分Vdaf 9.66%~13.26%，St,d 0.96%~4.10%(平均为2.06%)，据此可确定该煤层大部应属于自燃煤层。 1.3.2.5地温

根据《山西省太原西山煤田清交矿区清徐勘探区详查地质报告》资料，井田属地温正常区，地温梯度(△T)小于3℃/100m。

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第二章 井田境界与储量

第一节 井田境界

根据2009年12月21日山西省国土资源厅下发的《采矿许可证》，矿井范围由下列坐标点依次连线圈定(80坐标系为17个拐点)： 54坐标系 80坐标系

1.X=4172722.00 Y=19614232.00 1.X=4172673.78 Y=19614162.17 2.X=4172505.00 Y=19614815.00 2.X=4172456.79 Y=19614745.17 3.X=4172908.00 Y=19617300.00 3.X=4172859.81 Y=19617230.18 4.X=4171566.07 Y=19617554.67 4.X=4171517.88 Y=19617484.86 5.X=4170932.00 Y=19617675.00 5.X=4170883.81 Y=19617605.19 6.X=4170584.00 Y=19615500.00 6.X=4170535.79 Y=19615430.19 7.X=4170460.00 Y=19614780.00 7.X=4170411.78 Y=19614710.19 8.X=4171640.06 Y=19614517.21 8.X=4171591.84 Y=19614447.39 9.X=4170600.00 Y=19613180.00 9.X=4170551.37 Y=19613109.20 10.X=4169950.00 Y=19612130.00 10.X=4169901.76 Y=19612060.19 11.X=4169270.00 Y=19611203.00 11.X=4169221.75 Y=19611133.19 12.X=4168930.00 Y=19610710.00 12-1.X=4168886.74 Y=19610647.51 12-2.X=4168945.74 Y=19610609.51

13.X=4169450.00 Y=19610460.00 13.X=4169401.75 Y=19610390.19 14.X=4170610.00 Y=19611670.00 14.X=4170561.76 Y=19611600.18 15.X=4170950.00 Y=19612093.00 15.X=4170901.76 Y=19612023.18 16.X=4171390.00 Y=19612630.00 16.X=4171341.77 Y=19612560.18

井田呈一不规则“L”形，东西长约6km，南北宽约2km，井田面积为10.1777km2，批采03~9号煤层。

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第二节 地质储量的计算

2.2.1矿井地质资源量

参与资源/储量估算的2号、4号、5号、6号煤层为贫煤，8(8+9)号为贫煤和无烟煤，9号煤层为无烟煤。确定估算指标为：

最低可采厚度0.80m(贫煤、无烟煤)； 最高灰分(Ad)40%； 最高硫分(St.d)3%；

最低发热量(Qnet.d)：17.0MJ/kg(贫煤)； 22.1MJ/kg(无烟煤)

根据地质报告提供，资源储量估算方法采用地质块段法，利用煤层伪厚度和水平投影面积估算资源/储量。根据资源储量类型划分块段，按下列公式求取块段资源储量。

Q=S·h·d/10000

式中：Q——块段资源储量(万吨)； S——块段水平投影面积(m2)； h——块段煤层平均厚度(m)； d——煤层视密度(t/m3)。 煤层资源储量为各块段资源储量之和。

碾沟煤业兼并重组后井田内2号、4号、5号、6号、8(8+9)号、9号煤层保有资源/储量8995万吨。其中：探明的经济基础储量(111b)6131万吨，控制的经济基础储量(122b)1637万吨，推断的内蕴经济资源量(333)1227万吨。

兼并重组后的碾沟煤业保有资源/储量(111b+122b+333)8995万吨。其中，贫煤(PM)4852万吨，无烟煤(WY)4143万吨。

在保有资源/储量(111b+122b+333)中，探明的经济基础储量(111b)占保有资源/储量的68%。探明的、控制的经济基础储量(111b+122b)占保有资源/储量的86%。

矿井资源/储量汇总见表2-2-1。

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机，采区轨道巷内铺设30kg/m，600mm轨距单轨。

各水平回风大巷为矩形锚网喷支护，锚杆选用φ20 L=2100，间排距为800mm，锚索选用φ15.24,L=6000mm，排距2500mm,间距1200mm，巷道净宽4.8m，净高3.5m，净断面16.8m2。

工作面进风顺槽、回风顺槽、瓦斯尾巷也为矩形锚网支护，锚杆选用φ20 L=2100，间排距为800mm，锚索选用φ15.24,L=6000mm，排距2500mm,间距1200mm，巷道净宽4.5m，净高3.0m，净断面13.5m2。进风顺槽内铺设1000mm的胶带输送机，轨道顺槽内铺设30kg/m，600mm轨距的单轨。

4101工作面开切眼沿煤层布置，净宽6.0m，净高1.63m，净断面9.8m2。开切眼均采用锚杆加锚索支护，锚杆选用φ20 L=2100，间排距为800mm，锚索选用φ15.24,L=6000mm，排距2500mm,间距1200mm。

顺槽联络巷按通过移动变电站设计，同时考虑了综合管线布置和矿井通风要求。巷道内铺设轨距600mm，轨型30kg/m单轨，木轨枕，无道渣。巷道采用半圆拱断面，锚网喷支护。巷道净宽4.0m，净高3.0m，净断面12.0m2。

第二节 井底车场

5.2.1井底车场型式

依据井田开拓方式，矿井投产时在副斜井下部8号煤层中建+850水平井底平车场，车场内设高、低道线路。

另外在井底车场北侧沿+850m水平轨道大巷方向布置一段轨道斜巷到下部25m处的岩层中，然后布置井底主变电所、水泵房、井底主、副水仓等硐室。 5.2.2井底车场硐室名称及位置

矿井投产后在主斜井落底下部岩层中设主变电所、主水泵房和主副水仓，在副斜井下部的+850m水平车场处设有把钩房、躲避硐室和消防材料库(加宽式)等硐室，在+850m水平大巷靠近井底车场处设有井下永久避难硐室，在+905m水平大巷中部设有采区避难硐室。在+905m主水平大巷的东部最底处设有采区水泵房及采区水仓。在+905m水平胶带大巷西侧和+850m水平胶带大巷立交处设有采区煤仓。

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1、采区煤仓形式、容量

采区煤仓型式选用净径6.0m的园形直立式普通煤仓，煤仓高度36m，有效容量1000t，采用C20混凝土砌碹支护，支护厚度为500mm。

2、井底水仓布置及容量、水仓清理方式

井底主、副水仓设在主斜井下部，考虑到探放采空区积水，长度分别设为160m、120m，净断面7.2m2，有效容积2000m3。

井底水仓内铺设轨型22kg/m、轨距600mm的单轨，现浇混凝土整体道床，水仓采用人工清理方式。

采区水泵房及采区水仓位于+905m主水平大巷的东部最底处，水仓长度为90m，有效容积为630m3，满足要求。

3、避难硐室

井下设有永久避难硐室和采区避难硐室，避难硐室均采用混凝土砌碹支护，支护厚度为400mm，并按相关要求设置了压风、自救、通讯、监控等相关系统。

4、井底车场主要巷道和硐室支护方式

依据井底车场巷道和硐室所处的围岩特征，+850m水平井底车场巷道、主变电所、主水泵房、井底主副水仓、采区水泵房及水仓、避难硐室等采用混凝土砌碹支护，支护厚度为400mm；消防材料库、把钩房及躲避硐室采用锚喷支护，支护厚度为100mm；井底煤仓、采区煤仓采用混凝土砌碹支护，支护厚度为500mm。

井底车场巷道和各硐室的支护形式、支护材料、工程量详见表5-2-1。

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表5-2-1 +850m水平井底车场巷道及井下各硐室工程量表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 巷道名称 井底车场巷道 井下中央变电所及通路 主排水泵房及通路 管子道 采区煤仓及装卸载硐室 井底水仓 采区水泵房 采区水仓 把钩房及躲避硐室 井下消防材料库 井下永久避难硐室 采区临时避难硐室 合 计 半煤 倾角岩比 煤 岩 岩 岩 岩 煤 岩 煤 煤 煤 (度) 18 支护形式 混凝土砌碹 混凝土砌碹 混凝土砌碹 锚网喷 混凝土砌碹 混凝土砌碹 混凝土砌碹 混凝土砌碹 锚喷 锚喷 混凝土砌碹 巷道 长度 89 88.9 303 30 41 37 断面积(m) 净 17.3 7.3 7.3 9.2 掘进 22.8 9.5 9.8 10.6 井巷 2029 2029 2掘进体积(m) 硐室 735 735 845 2100 2969 653 1078 560 320 872 790 11657 计 2029 735 735 845 2100 2969 653 1078 560 320 872 790 13686 3备注 36

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第三节 建井工作计划

5.3.1矿井建设方式

依据开拓部署，矿井采用一次设计、一次建成投产的方式。 5.3.2施工方法

在矿建、土建、设备安装三类工程的施工中，应尽力提高机械化水平，三类工程的施工应充分利用时间和空间，采取平行交叉作业，加快建井速度，缩短建井工期。

5.3.3矿井移交标准

（1）矿井矿建、土建、安装所有单位工程按设计标准全部建成； （2）经试运转和试生产考核，主要生产系统和设备性能良好，可以形成设计生产能力；

（3）完成了环保、安全、消防等三个专篇。预验收，以及项目工程质量认证。

移交时一采区的一个回采工作面的巷道工程应全部完工，设备安装调试工作应全部完成。综掘设备到位，为采区或工作面接替做好准备。

矿井移交生产及达到设计产量时，新增井巷工程量为15895.8m，其中刷大的井巷工程量为989.4m，利用的井巷工程长度为1289.1m。井巷掘进总体积236180.7m3，其中硐室体积11590.5m3，万吨掘进率为132.5m。 5.3.4施工进度指标确定

参照《煤炭工业设计规范》和《矿井建设工期定额》中的井巷成巷指标，结合目前国内建井施工队伍的施工技术水平，为确保矿井能按时移交生产，按巷道岩性、断面等确定井巷平均进度指标如下：

井筒： 80～100 m/月； 综掘： 300～400m/月； 普掘： 150～200m/月； 硐室掘进： 500～700m3/月

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太原理工大学阳泉学院----毕业设计说明书

5.3.5建井工期

根据矿井工期安排结果，新增井巷工程开工后23个月建成移交生产。

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