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第二节、矿井风量计算和分配 27

第三节、矿井通风阻力计算 31

第四节、矿井通风设备的选择 33

第五节矿井通风费用概算 35

第五章、矿井安全工程专题设计 37

第一节、矿井瓦斯治理 37

第二节、矿井防治水 42

第三节、顶板灾害防治 49

第四节、矿井防灭火 51

主要参考文献 58

致谢 59

前言

本次采区设计是根据太原理工大学继续教育学院六长专业证书培训班毕业设计指导书要求，经过学员认真学习讨论，结合学习内容，理论联系实际，在专业课程老师的帮助和指导下进行设计,不足之处，请老师给予指正为盼。

设计矿井山西阳城皇联煤业有限责任公司位于阳城县县城东约20km，行政区划隶属于阳城县北留镇管辖，其地理坐标为东经112°

33′49″~112°

35′54″，北纬35°

31′22″~35°

33′12″。

矿区交通便利，南部6km处有晋阳高速公路，由东西穿过，矿区西部有侯月铁路通过，西距阳城站10km；

矿区往东24km处可与太焦铁路路线上的晋城车站相接；

村于村之间有简易公路相通，地理位置优越，交通十分便利。

该矿批准开采3#无煤煤，矿区面积10.0205km2,矿井地质储量14820万吨，设计生产能力120万吨/年，井田开拓方式为综合开拓方式，采煤方法为综合机械化分层采煤。

61

第一章井田地理概况与地质特征

第一节、矿区概述

一、地理位置及交通条件

山西阳城皇联煤业有限责任公司位于阳城县北留镇以北5km处，距阳城县城约20km，其地理坐标为：

东经112°

33′16″～112°

34′39″；

北纬35°

31′54″～35°

33′18″。

矿山紧靠阳城大电厂，距陵沁公路七公里、晋阳高速公路五公里、侯月铁路阳城站十公里，地理位置优越，交通十分便利。

矿井交通位置示意图见附图1。

二、地形地势

井田位于太行山脉西侧沁水盆地东南边缘，为低山丘陵地带。

井田内沟谷纵横，梁峁绵延，地形较复杂。

总的地势为东北高西南低，地形最高点位于井田东北部山梁上，标高1013.1m，地形最低点位于井田西边界沟谷中，标高617.4m，地形最大相对高差395.7m。

三、河流分布

本区属黄河流域沁河水系。

井田西距沁河约4km，沁河是附近最大的地表水体，属常年性河流。

井田内无常年性河流和大的地表水体。

界内樊山河为沁河的一条支流，为季节性河流，雨季降水沿沟谷向西流经沟底、皇城、郭峪、大桥沟在润城汇入沁河。

沁河向南穿切太行山经河南省济源、沁阳、博爱、温县至武涉县南侧嘉应关注入黄河。

四、水源和电源

本矿井水源取自距主井工业场地1.5km处行人斜井场地两口现有深井，属集团公司内部取水井，水源丰富可靠，可作为本矿永久供水水源。

本矿电源采用双回路供电，在工业场地建有一座10/6kV、10/0.4kV变电所,两回电源线路采用10kV架空专用线路，一回LGJ-15010kV5km引自东庄35KV变电站10kV母线，另一回LGJ-15010kV5km引自由北留35kV变电站10kV母线。

两回电源线路，当任何一回路发生故障停止供电时，另一回路能担负矿井全部负荷，矿井的两回电源线上均不得分接任何负荷。

五、井田开发简史

据现有资料，井田无大规模开采历史。

第二节、井田地质特征

一、井田范围

依据山西阳城皇联煤业有限责任公司证号为1400000622925的采矿许可证，批准开采3号、9号、15号煤层，标高从610m到470m，井田呈不规则多边形，东西最宽约3.8km，南北最长约2.7km。

井田面积10.0205km2。

井田范围由以下座标点连线圈定：

1.X=3937497Y=196408622.X=3934924Y=19640862

3.X=3934695Y=196429714.X=3935030Y=19643665

5.X=3935047Y=196446936.X=3937496Y=19644692

二、煤系地层

矿区沟谷纵横，大面积为基岩裸露区，仅在沟坡两侧零星为第四系黄土覆盖，现结合钻孔资料，将该区地层由老至新叙述如下：

1、奥陶系中统马家沟组（O2m）

为含煤岩系的基底，岩性为深灰色、青灰色中厚层状灰岩、灰黄色泥灰岩及角砾状泥灰岩等。

一般厚400～500m。

2、石炭系中统本溪组（C2b）

岩性主要为菱铁矿、黄铁矿、鲕状结构铁铝岩、灰色粘土岩、不稳定的煤层组成，底部常见不稳定窝状褐铁矿层，与下伏奥陶系中统马家沟组呈平行不整合接触。

一般厚4.30m，局部达30m左右。

3、石炭系上统太原组（C3t）

为区内主要含煤地层，岩性主要为砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层（线）和石灰岩等。

厚90.30m。

本组属半咸水、三角洲－碳酸岩台地沉积环境，沉积旋回明显，有五个较大旋回，根据岩性、化石组合及区域对比，自下而上分为三段。

1）、一段（C3t1）

K1砂岩底至K2灰岩底，由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及煤层组成。

15号煤层位于该段顶部，厚2.51m。

煤层顶有一薄层黑色泥岩伪顶。

K1砂岩不发育，以底部的砂质泥岩及粉砂岩与本溪组分界，本段一般厚26.50m。

2）、二段（C3t2）

K2灰岩底至K4灰岩顶，岩性由石灰岩、泥岩、粉砂岩和2—3层薄煤线组成，以色深、粒细灰岩比例大为特征。

一般厚21.50m。

①、K2灰岩：

厚层状深灰色，含生物碎屑微晶灰岩，局部泥质成分含量较高，动物化石丰富，平均厚4.50m。

②、深灰色泥岩：

顶部为不稳定的13号煤层，平均厚6.50m。

③、K3灰岩：

深灰色含生物碎屑泥晶灰岩，平均厚4.00m.

④、深灰色泥岩夹砂质泥岩或砂岩，顶部为11号煤层（线），中部夹12号煤层，平均厚8.00m。

⑤、顶部为K4灰岩或黄色泥岩，中部为灰黄色砂岩，下部为深灰色泥岩，平均厚3.00m。

3）、三段（C3t3）

K4灰岩顶至K7砂岩底。

由砂岩、粉砂岩、泥岩、煤及灰岩组成，全段厚42.30m。

①、泥岩和砂岩：

本层砂岩发育，煤层较多，中、上部夹7、8号煤，下部为9、10号煤，其中9号煤层局部可采。

厚24.70m。

②、K5灰岩：

为生物碎屑泥晶灰岩。

厚2.60m。

③、泥岩、粉砂岩夹砂岩：

中部夹5、6号煤，顶部5号煤较稳定，平均厚10.50m。

④、K6灰岩：

常相变为砂质泥岩，不稳定，平均厚2.00m。

⑤、泥岩、砂质泥岩：

厚2.50m。

4、二叠系下统山西组（P1S）

是区内主要的含煤地层。

底部以K7砂岩与下伏太原组整合接触，主要岩性为砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及煤层。

根据岩性特征自下而上分为两个岩性段，厚一般48.60m。

1）、一段（P1s1）

K7砂岩底至3号煤层顶砂岩底。

由砂岩、泥岩及煤层组成，顶部为3号煤层，厚6.05m，顶板为砂岩；

中部为深灰色、黑色泥岩；

下部为深灰色砂质泥岩，底部为灰色粉砂岩与下伏太原组整合接触。

厚19.10m。

2）、二段（P1s2）

3号煤顶砂岩至1号煤顶板砂岩底。

主要岩性为砂质泥岩、泥岩、砂岩及煤层。

下部为灰色中－细粒砂岩，局部相变为粉砂岩；

中、上部为泥岩、砂质泥岩夹砂岩，上部夹1号煤，中部夹2号煤，均不可采。

本段厚29.40m。

5、二叠系下统下石盒子组（P1x）

主要由砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、铝质泥岩等组成，下部偶见煤线（层）。

顶部为灰绿、紫红富含菱铁质鲕粒的铝质泥岩（俗称“桃花泥岩”）；

上、中部为绿灰、浅灰色细中粒砂岩夹砂质泥岩；

中下部为砂质泥岩夹砂岩，与下伏山西组地层呈整合接触，厚约87.70m。

6、二叠系上统上石盒子组（P2s）

主要岩性为黄色、紫红色泥岩与中粗粒砂岩互层，底部为灰白色含砾砂岩，区内出露广泛，厚约105m。

7、第四系（Q）

浅红色亚粘土，于山坡广泛出露，沟谷及河床为浅黄色亚砂土及砂、砾石层所覆盖。

厚0～7.50m。

三、地质构造

本井田位于太行山复式背斜西翼，沁水盆地东翼南段，晋获褶断带的西侧。

井田内岩层走向北东75°

，倾向北西，倾角3～4°

，总体为产状平缓的单斜构造。

在井田的南西边缘地层略有起伏，为近南北向的宽缓背向斜构造。

井田内未发现断层陷落柱及火成岩侵入等构造。

井田地质构造属简单类型。

四、煤层及煤质

（一）含煤性

井田内含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，含煤地层总厚为139.90m，共含煤12层，煤层总厚度为15.94m，含煤系数为11.39％，含稳定可采煤层3层，即3、9、15号煤层，总厚11.09m，含煤系数7.93％。

（二）可采煤层

1.3号煤层

位于山西组中下部，煤层厚度5.68～6.59m，平均6.17m，稳定可采。

煤层结构简单—较简单，夹0～2层夹矸，局部3、4层。

3号煤直接顶板多为粉砂岩、泥岩，直接顶下常有0.1～0.5m的炭质泥岩及灰色泥岩伪顶，老顶为灰色细粒砂岩、泥岩互层，成分以石英为主，泥质、钙质胶结。

底板一般为粉砂岩。

3号煤属结构简单—较简单、全区稳定可采的厚煤层。

2.9号煤层

位于太原组K4灰岩之上，上距3号煤层底板63.71m，煤层厚度1.06～2.06m，平均1.65m。

煤层结构简单—较简单，夹0～3层夹矸，局部4层。

其直接顶板多为粉砂岩、泥岩，底板多以K4石灰岩为主，局部为泥岩。

9号煤属结构简单—较简单、稳定可采的中厚煤层。

3.15号煤层

位于太原组下部K2灰岩下，上距9号煤层底板30.98m，煤层厚度2.24～5.39m，平均3.27m，煤层厚度变化大，结构简单—复杂，含1～4层夹矸，局部分层多达23层。

顶板为K2灰岩；

底板为泥岩、铝土泥岩。

15号煤属结构简单—复杂、稳定可采的中厚煤层。

表2-1-1可采煤层特征表

含煤地层

煤层编号

煤层厚度（m）

煤层间距（m）

煤层结构

顶板岩性

底板岩性

煤层稳定程度

可采性

最小-最大

平均

矸石

层数

类别

P1s

3

5.68～6.59

6.17

41.77～68.85

63.71

0～4

简单～较简单

粉砂岩

泥岩

稳定

全区可采

C3t

9

1.06～2.06

1.65

石灰岩

21.75～37.77

30.98

15

2.24～5.39

3.27

1～4

简单～复杂

铝土泥岩

（三）物理性质

宏观煤岩特征：

为黑色—灰黑色，半亮—光亮型煤，玻璃—似金属光泽，条带状结构，层状构造，阶梯状、贝壳状断口，条痕灰黑色，裂隙不发育。

显微煤岩特征：

煤岩组分主要为镜质组（半镜质组），惰质组次之。

镜质组：