矿井通风设计说明书李娜Word格式.docx
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位于井田南部，十里河以北，两翼煤岩层倾角较大，对巷道掘进及工作面回采影响很大。
（4）小村向斜：
位于井田南部，十里河以南，呈半月形，延长约4000m，南端轴向约325m，向北转为NNE向，北端被陷落柱和窑沟断层截断，两翼倾角1°
~6°
二、断层
断裂构造主要发育三大组，均呈NE向展布，现分述如下：
（1）井田北部断裂：
断裂带发育有近50条落差1.0m以上的断层，落差1.0m以下未作统计；
11个陷落柱，但陷落程度不大。
（2）井田中部断裂：
断裂带发育有近31条落差1.0m以上的断层，落差1.0m以下未作统计；
15个陷落柱，且柱体范围较大。
（3）井田南部断裂：
主要分布在井田十里河以南，南盘区南部，勘探期间查明有一条落差10m以上的窑沟断层及陷落范围350m以上的陷落柱1个，根据对地方小煤矿开采的调查，发育有很多断层。
三、陷落柱
陷落柱主要分布在西四采区及东三采区，东五采区及西六采区还有零星分布。
其中西四采区陷落柱柱体范围大，长轴在40m~500m左右；
东三采区陷落柱柱体范围小，长轴在10~50m左右；
东五采区及西六采区陷落柱分布零散，数量少。
四、井田构造的影响
（1）井田构造对煤层的影响主要是田草沟向斜东翼发育的落差32m的断层，西翼发育的落差23m的断层，杨树湾向斜及向斜北西翼发育的落差11m的断层。
（2）井田构造对煤质的影响主要是含矸率增大，陷落柱、冲刷使煤层灰分增高，发热量有所降低。
（3）井田构造对水文地质条件影响不大，因为四台井田断层，陷落柱均不导水或导水很弱。
（4）井田构造对采区开拓，工作面设计及回采影响很大，造成采区巷设计坡度增大或低凹处太多，采区运输困难，缩短工作面寿命和增加综采搬家次数。
第三节地层及煤层
一、地层年代及地层特征
井田内赋存的地层从老到新为：
太古界的集宁群；
古生界的寒武系、石炭系、二叠系、中生界的侏罗系、白垩系；
新生界的第四系。
井田详细地层情况见表1-1。
（1）太古界集宁群（Arjn）：
厚度巨大，主要由棕红、紫红、肉红色花岗片麻岩、角闪片麻岩和黑云母片麻岩等组成。
其上部6m多为古风化壳产物。
（2）寒武系中统毛庄组（€2m）：
本组厚度为171.24m。
岩性主要为深灰色、灰色厚层状灰岩和竹叶状灰岩，有溶洞发育。
与下伏太古界集宁群呈角度不整合接触。
（3）寒武系中统徐庄组（€2x）：
井田内南厚北薄，一般厚度为68.32m，在十里河以北地区厚度4.40~32.23m。
岩性主要为紫红色、猪肝色泥岩、砂质泥岩夹薄层铝质泥岩，与下伏毛庄组整合接触。
（4）石炭系中统本溪组（C2b）：
井田内南厚北薄，最大厚度达33m。
岩性以灰白、灰褐色中细砂岩和粉砂岩为主，胶结良好，质地坚硬；
下部夹1~2层灰褐色灰岩；
底部为灰、绿、紫色鲕状粘土岩和铝土质页岩。
与下伏徐庄组平行不整合接触。
界
系
统
组
综合
柱状图
厚度
（m）
简述
接触关系
新生界
第四系
全新统
0-14
10
由砾石、砂组成的冲积、洪积层
上更新统
0-30
14
由黄色亚砂土、亚粘土组成
角度不整合
中生界
白垩系
上统
助马堡组
0-40
由浅灰色砂岩夹红色、绿色泥岩、泥灰岩组成
下统
左云组
0-204.4
85
由浅灰色砂岩夹红色、绿色泥岩、泥灰岩及煤层组成
平行不整合
侏罗系
中统
云岗组
0-200
130
为一套砂砾层，主要分布于左云、右玉一带
整合
大同组
103.85-224.40
186.30
由紫红、黄绿色泥岩灰白色砂岩及煤层组成
永定庄组
2.25-128.76
53.89
灰白色砂岩与灰色泥岩组成
古生界
二叠系
山西组
0-95
57.19
紫红色、灰绿色砂质泥岩、灰白色砂岩组成
石炭系
太原组
0-84.77
66.89
灰白、灰色砂岩与深灰色粉砂岩、泥岩及煤组成
本溪组
0-33
22.15
灰白、灰色砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成
寒武系
徐庄组
68.32
灰白色砂岩、深灰色泥岩、灰色夹紫红色泥岩组成
毛庄组
171.24
本系地层以石灰岩为主间夹绿或紫红色泥岩
太古界
集宁群
表1-1井田地层表
（5）石炭系上统太原组（C3t）：
井田内南厚北薄，在十里河以北地区缺失，在河南一般厚66.89m，最大厚度可达84.77m。
是大同煤田煤系之一，由灰色、深灰色砂岩、砾岩、粉砂岩以及灰黑色页岩或炭质页岩组成，胶结良好，质地坚硬，层理清楚。
（6）二迭系下统山西组（P1sh）：
井田内南厚北薄，在十里河以北地区缺失，在河南最大厚度可达95m，一般厚57.19m。
岩性为灰白、灰黄色砂岩和粉砂岩，胶结良好，质地坚硬，层理清楚；
基底为一层灰白色中粗砂岩或砾岩（K3标志层）。
与下伏太原组整合接触。
（7）侏罗系下统永定庄组（J1y）：
井田内南厚北薄，本组在十里河以北地区厚度为2.25~65.59m，在河南最大厚度可达128.76m，全井田平均为53.89m。
岩性由灰白、紫红、灰褐、灰绿色砂质泥岩、粗砂岩、细砂岩和粉砂岩组成，下部胶结较好，上部较疏松，发育交错层理。
与下伏地层角度不整合接触。
（8）侏罗系中统大同组（J2d）：
是本井田的主要含煤岩系，厚度103.85~224.40m，平均186.30m，井田内有南厚北薄的趋势。
岩性为灰白、浅灰色粗砂岩、中砂岩，深灰色细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及煤层，砂岩分选较好，胶结坚固，岩系中发育水平层理、波状层理和斜层理；
底部为一层厚度变化较大的灰白色含砾粗砂岩。
与下伏永定庄组平行不整合接触。
（9）侏罗系中统云岗组（J2y）：
出露于十里河两侧的低山顶部，厚度不全。
与下伏大同组呈假整合接触。
井田内该组地层分为两段：
①青磁窑段（J2yq）：
根据岩性可称为灰白色砂岩组。
地层厚度0~112.94m，平均为82m。
主要分布在井田东、南一带，以灰白~灰黄色粗砂岩为主，中上部夹有青灰色砂质泥岩，底部为一层厚度不均的灰白色厚层石英质砂砾岩。
②石窟段（J2ys）：
根据岩性可称为杂色砂岩组。
地层厚度0~98m，平均约50m。
主要分布在井田南部，岩性为紫红色、灰绿色砂岩、粉砂岩及砂质页岩等，与下伏地层整合接触。
（10）白垩系下统左云组（K1z）：
出露于井田西部、北部，愈往西北厚度愈大。
地层厚度为0~204.4m，平均约85m。
岩性以杂色砾岩、紫红色砂质泥岩、粗砂岩等组成，砾石成分为片麻岩、灰岩、砂岩、泥岩、玄武岩、石英、燧石等；
上部胶结疏松，下部胶结坚硬，并有喷发岩流、玄武岩及不稳定的薄层淡水灰岩出露。
与下伏地层呈角度不整合接触。
（11）白垩系上统助马堡组（K2z）：
沿沟谷零星出露于井田北部施加哇、张大窑、刘中和、蔡家窑、马家村一带，地层厚度不祥。
岩性为米黄色、灰黄色砂岩、含砾粗砂岩，紫红色泥岩、砂质泥岩等组成。
与下伏地层整合接触。
（12）第四系上更新统马兰组（Q3m）：
全井田分布、地层厚度0~30m，平均约为14m。
与下伏不同时期的老地层呈不整合接触。
为灰黄、浅黄、黄褐色亚粘土，土质疏松，偶见钙质结核，夹砂砾石透镜体，具明显的垂直节理，属风成黄土。
底部与基岩接触处，往往有一层不连续的红色粘土，厚度约2~3m。
（13）第四系全新统（Q4）：
出露于井田十里河河床及较大的沟谷中，堆积松散，构成河床、河漫及I级阶地，一般地层厚度为10m。
岩性主要为次生黄土及冲积砂砾层，卵石层、碎石等，在河漫滩阶地多为细砂和淤泥。
二、含煤地层
井田内含煤地层为侏罗系中统大同组，煤系地层有南厚北薄的趋势。
岩性为灰白、浅灰色粗砂岩、中砂岩、深灰色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及煤层，底部为一层厚度变化较大的灰白色含砾粗砂岩，与下伏地层呈平行不整合接触。
砂岩分选较好，胶结坚固，可见水平层理，波状层理及斜层理。
井田内本组含煤5层，总厚度7.3m，含煤系数8.3%，分布较稳定、全井田大部分可采的2层，不可采的3层。
就全井田来说，其特点是煤层层位比较稳定，可采性指数在<
0.01~0.86之间。
相对而言主采煤层的稳定程度较高一些。
自上而下，煤层间距有逐渐变小趋势，煤层分叉合并现象严重。
三、煤层
井田内可以对比的煤层有5层，总厚度6m。
这5层煤中，全区大中可采的有4#、11#等2层，不可采的有1#、3#、5#等3层。
（1）4#煤层
可采煤层主要分布在十里河以北，河南厚度薄，不可采，井田西北部，煤层遭受严重剥蚀，该煤层为大同组最上部煤层，埋藏浅，开采方便。
煤层顶板为砂砾岩（K21），中细砂岩，底板为细砂岩、粉砂岩，局部为砂质泥岩。
井田内揭露本层的工程共124个，见煤点105个，落空工程19个，煤层厚度0.04~5.64m，平均2.8m。
全井田厚度变异系数95.53％。
可采性指数0.69。
可采煤层范围内厚度变异系数39.7%，可采性指数0.91，属较稳定煤层。
煤层结构简单，基本上为单一结构，全区可采煤层见煤点62个，4个点有夹矸，厚度0.2~0.48m。
（2）11#煤层
本煤层全区大部可采，井田西南部局部不可采。
煤层顶板为中细砂岩，砂质泥岩，底板为中细砂岩，与4#煤层间距约143m，，井田内揭露本层的工程147个，落空工程16个，见煤点131个，煤层厚度0.1~6.5m，平均3.2m，十里河以北井田北东部煤层厚度一般在2~3m，较稳定。
井田西南部，煤层局部可采，厚度1m左右。
井田范围内，煤层厚度变异系数70.45%，可采性指数0.62，在可采范围内，煤层厚度变异系数25%，可采性指数0.95，为较稳定煤层。
煤层结构简单，井田内可采煤层见煤点216个，其中有夹矸，一般为一层，厚度在0.08~0.5m，夹矸达4层，厚0.05~0.45m。
各煤层主要特征详见表1-2。
表1-2各煤层主要特征
煤层
编号
煤层厚度（m）
结构
稳定性
可采范围
顶底板岩性
最小-最大
平均
顶板
底板
4
0.04-5.64
3.9
简单
较稳定
大部可采
砂砾岩、中砂岩
细砂岩、粉砂岩
11
0.1-6.5
2.1
中细砂岩
细砂岩
砂质泥岩
四、煤质
（1）物理性质和煤岩特征
各煤层均以弱玻璃光泽为主，沥青光泽次之。
平坦状、贝壳状断口，条带状或均一结构。
宏观煤岩类型以半亮型、光亮型为主，其次为半暗型。
镜质组油浸平均最大反射率0.682~0.746，属第II阶段变质产物。
（2）化学性质和工艺性能
经过煤层的煤样分析，可采煤层主要为低灰~中灰、中硫、高发热量的弱粘结煤。
（3）可选性
四台井田煤层可选性属良~优等，其中4#、11#煤层精煤回收率＜70%属良等，其它煤层精煤回收率＞70%属优等。
表1-3四台矿分煤层煤炭质量情况表
煤层
指标
灰分%
全水分%
硫分%
发热量J/g
4#层
21.81
11.70
1.64
5182
11#层
25.23
11.74
1.57
4950
第四节水文地质及其他开采条件
一、主要含水层及其含水性
（1）寒武－奥陶系灰岩含水层：
寒武－奥陶系灰岩岩性主要为灰岩及白云岩。
煤田北部岩层含水性较差。
（2）侏罗系大同组砂岩裂隙含水层：
大同组含煤岩系，由各种粒度的砂岩、泥岩和煤层组成，属于弱含水层，水量较小，局部地区含水性较强。
（3）云岗组及其风化壳含水层：
该组岩层接近地表，被沟谷切割，风化严重，该组岩层含水性较弱，靠近河床沟谷地区含水性较强。
（4）第四系冲洪积层含水层：
主要分布在口泉河、十里河床及一些沟谷地带，地层岩性主要为粗砂、砾石，岩层含水性为中等到丰富。
二、矿井充水的水源
（1）大气降水：
年平均降水量256mm，最高降水量551.3mm，最低降水量为272.8mm，每年的7、8、9月份为雨季。
（2）地表水：
十里河1992年至2000年径流量0~5.30m3/s，平均0.333m3/s，十里河常年径流均由大气降水和两岸各支沟泉水及矿井排水补给。
（3）第四系冲、洪积层孔隙水：
来源于地表水及大气降水，侏罗系大同组砂岩裂隙水及煤层含水裂隙水主要来自地表水的渗透，在煤层开采前，裂隙中贮存一定的水量。
随着矿井开采范围的扩大，裂隙水变得微弱，但随着煤层的开采，这部分裂隙水很快进入矿井，成为矿井充水的来源之一。
（4）老窑及采空区积水：
随着采空范围逐年扩大，且停采后普遍存有积水，这是进入大矿并严重影响大矿安全生产的主要水源。
三、矿井充水的通道
（1）煤、岩层中的构造裂隙：
由于地质构造运动的影响，岩层产生构造裂隙，断裂带、断层，煤层开采后因顶板冒落而形成的采后裂隙及地面裂缝，成为各种水源进入矿井的主要通道。
（2）封闭不定的钻孔：
在煤田勘探或生产补充勘探过程中，钻孔施工结束后，有的未严格按规定封孔，形成了封闭不良的钻孔，即成为矿井充水的通道。
（3）采空区积水：
采空区形成后，在有补给水源的前提下，于低洼带长时间汇集、使煤层的采空部位积水，从而形成采空区积水。
（4）断层：
井田内断层对水文地质条件影响不大，因为四台井田断层均不导水或导水性很弱。
四、矿井涌水量
矿井平均涌水量3370.7m3/d，最大涌水量6052m3/d。
由于矿井涌水量的大小主要受大气降水影响，因此各年度矿井涌水量的变化无明显规律，只有季节性变化较明显。
五、其他开采技术条件
（1）瓦斯：
四台矿为高瓦斯矿井，其矿井绝对瓦斯涌出量为41.63~48.57m3/min，相对瓦斯涌出量为3.95m3/t~4.62m3/t。
（2）煤尘：
根据煤尘化验资料，四台矿煤尘爆炸指数达30%左右，有爆炸性，应加强防尘管理，定期对盘区巷道及回采工作面两顺槽定期冲洗。
（3）煤的自燃：
根据鉴定，四台矿煤层为自燃发火煤层，最短发火期为3~6个月。
（4）地温和地压：
本井田属于地温、地压正常区。
随着采深的增加，地温、地压皆会略有增加。
第二章矿井生产概况
本章通过计算得出矿井的实际工业储量，生产服务年限，并根据矿井实际情况设计出矿井井筒和主要巷道，选择出适合本矿井的采煤方法，确定矿井的生产系统。
第一节井田储量
一、井田境界
大同四台井田北起刘安窑、上深涧矿南界，南与大斗沟、同家梁、永定庄矿相接。
东部自北而南与北辛窑矿、黄土坡矿、张家湾矿及地方小煤矿相邻，西部和鹊儿山矿、燕子山矿相邻。
井田走向长11.3km，倾斜长6.2km，面积70.22km2，倾角9~13º
二、井田储量
（一）工业储量
矿井工业储量是指在井田范围内经过地质勘探煤层厚度和质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚。
由于本矿井属沉积稳定的缓倾斜区，构造简单，煤层标志层明显稳定。
煤层的主要质量指标和经济技术指标都符合工业要求，能满足当前生产故可将地质储量作为工业储量。
井田工业储量的计算公式：
（2-1）
式中Zg——工业储量，t；
Si——块段水平投影面积，m2；
Mi——块段内钻孔见煤厚度的均值，m；
θi——块段内煤层的平均倾角。
其中块段水平投影面积Si为68.93km2即井田面积；
4#、11#煤的平均厚度分别为3.9m、2.1m，平均总厚度Mi为6m；
煤层倾角
取11°
，煤的容重r取1.45t/m3，则井田的工业储量为：
Zg4=68.93×
106×
3.9×
1.45÷
cos11°
=397×
106t
Zg11=68.93×
2.1×
=213×
Zg总=Zg2＋Zg4=610×
（二）可采储量
可采储量是在工业储量计算的基础上，通过下列公式计算求得：
Zk=（Zg－P）C（2-2）
式中Zk——设计可采储量，t；
Zg——工业储量，t；
P——永久煤柱损失量，t，通常为工业储量的5%；
C——采区采出率，厚煤层可取75%，中厚煤层取80%，薄煤层85%。
Zk2=（Zg－0.5Zg）C=39707×
0.95×
0.75=282×
Zk4=（Zg－0.5Zg）C=21381×
0.75=152×
Zk总=ZK2＋ZK4=435×
三、服务年限
由于煤层赋存条件较好，交通运输便利，销路广，故可预设矿井为大型矿井。
矿井服务年限可用下式计算：
T=Zk/AK（2-3）
式中T——矿井设计生产服务年限，a；
A——设计生产能力，5.0×
106t/a；
Zk——矿井可采储量，435×
106t；
K——储量备用系数，（一般取1.2~1.4，在此取1.3）。
矿井设计生产服务年限：
T=Zk/AK=43524/500/1.3=66.96＞60年
符合《煤炭工业设计规范》要求，因此设计本矿井产量为5.0×
106t/a，服务年限为67年。
四、井田划分
阶段内分布开采水平的确定是矿井设计的关键，它直接关系到矿井的基本建设投资及生产经营费用，是矿井开拓的重要参数。
开采水平的高度根据煤层赋存条件、生产技术水平及水平接替等因素综合考虑决定。
从以下方面进行分析论证：
是否有合理的阶段斜长；
阶段内是否有合理的区段数目；
要保证开采水平有合理的服务年限和足够的储量；
要使水平高度在经济上合理。
1．阶段划分
由于本井田南北走向长度为11.3km；
井田东西倾斜宽度为6.2km，面积约70.22km2，井田范围广阔，按计划先行开采4#煤。
上限标高：
+950m，下限标高-150m。
四台井田处于大同向斜北西翼，呈一单斜构造，地层总体走向北东，倾向南东，倾角小于9~13°
煤层最高端与最低端高差△H约1100m，
2．阶段内布置
由于井田走向较长，故每个阶段又可划分为若干采区，初步设计每个阶段为四个采区，则每个采区走向长2.875km，倾斜长1.8km。
经上面所述，可将井田划分为三个阶段，第一阶段、第二阶段、第三阶段垂高依次为：
400m、350m、350m。
除去煤柱宽及巷道宽，把每个工作面长度定为300m，故每个采区可设置3个区段，开采区段可设置一个工作面和一个备用工作面。
具体阶段内采区式划分见图2-1。
图2-1阶段内采区式划分
五、矿井的工作制度
矿井的工作制度和设计的生产能力是其它设计的依据。
如采煤、通风、运输、等。
《设计规范》规定：
矿井设计生产能力按年工作日330天计算，每班4班作业。
所以，设计本矿井年工作日330天，每天4班作业，其中夜班检修，每班工作6小时。
第二节井田开拓
一、开拓方式
（一）井田开拓方案
影响本设计矿井开拓方式的因素及具体情况如下：
本矿区地势高，井田内有一条季节性河流；
井田斜长约6.2km，走向长约11.3m，面积约70.22km2，可采煤层有2层，煤层总厚度约6m；
本设计矿井的地质构造简单，含有三条大的断层构造；
井田内煤层埋藏较深，从+950m~-150m，不宜采用斜井开拓；
煤层赋存稳定，倾角9~13°
，可以采用上山开采；
顶底板为砂岩等硬质岩层，稳定性较好。
根据地形地貌、煤层赋存条件及确定的工业场地位置，本着合理开发全井田，集中生产运输环节简单、初期井巷工程量少、投资省、出煤早、达产快、安全、高效的原则，本矿井可采用的开拓方案有三种，如图2-2所示。
方案一：
立井斜井混合开拓
图2-2（a）立井斜井混合开拓剖面图
方案二：
立井开拓
图2-2（b）立井开拓剖面图
方案三：
斜井开拓
图2-2（c）斜井开拓剖面图
表2-1基建费用表（单位：
万元）
项目
方案一
方案二
方案三
工程量
单价
费用
m
元/m
万元
主井井筒
688
2550
175
1104
257
副井井筒
1039
2714
281
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