长治南窑沟煤矿3号煤层说明书资料Word格式.docx
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指导老师签名：
摘要
本次设计是开采南窑沟煤矿3、15号煤层，设计图纸共5张，说明书共十章。
根据采矿工程的需要和特点，重点设计为第四、六、八章，其他如井底车场、井下运输及提升设备仅做一般的选型计算。
南窑沟煤矿位于山西省长治市长治县的西南部、行政区划属长治县八义镇管辖。
其地理位置为北纬35°
56′24″～35°
56′49″，东经112°
59′33″～113°
00′34″，井田面积约3.9703km2。
井田范围内可采的3、15号煤层地质储量76.08Mt、工业储量75.39Mt、设计储量69.38Mt。
本井田内有多层煤，但此次设计只考虑3、15号煤层，平均厚度分别为6.30m、6.80m。
煤层均有煤尘爆炸性，煤层自燃倾向为自燃。
矿井属于低瓦斯矿井，瓦斯绝对涌出量为1.65m3/min。
井田地质构造简单，无断层、陷落柱。
本井田划分为盘区，采用斜井开拓方式，回采工艺采用后退式、综合放顶煤采煤工艺，采用“四六制”作业制度。
工作面的设备有双滚筒采煤机、液压支架、可弯曲刮板运输机、转载机等。
采空区采用全部垮落法处理顶板。
本矿井设计年产量为0.9Mt/a，采用一套综采设备来满足产量的要求。
矿井运输大巷采用胶带运输作为主运输，采用串车和索道架空人车作为辅助运输，矿井通风采用轴流式扇风机,抽出式通风方式。
关键词：
初步设计；
井田开拓；
综采。
Abstract
ThispapermainlydesignscoalminingofNanyaogoucolliery,No.3andNo.15coalbed.Therearefivedesigndrawingsaltogether,andtenchaptersintheinstructi-onbook.Inaccordancewithrequirementsandfeaturesofminingengineering,wefoc-usonthefourth,sixthandeighthchapters.Asforotherpartslikestation,undergroundtransportationandhoistingequipment,thispaperonlymakesgeneralselectioncalcula-
Ions.
Thecolliery,anadministrativedivisionofNanyaogou,liesinthesouthwestareaofChangzhicountry,ChangzhiCity,Shanxiprovince.Itsgeographypositionisnor-thernlatitudes35°
56′49″,eastlongitude112°
00′34″.Theareaofminingfieldis3.9703km2.MineFieldrangeofNo.3,15coalseamgeologicalreserves76.08Mt,industrialreserves75.39Mt,designreserves69.38Mt.
Therearemultiplelayersofcoalinthisminefield,butthedesignonlyconsiderNo.3,15coalseam,theaveragethicknesswas6.30m,6.80m.Seamsareexplosivecoaldust,coalseamspontaneouscombustiontendencytospontaneouscombustion.Mineisalowgasmine,gasabsoluteemissionrateof1.65m3/min.Minegeologicalstructureissimple,seamless,subsidedcolumn.
Wedividethiswellfieldintopanels,andadoptdoubleslopeminemethod.Theretreattypeandmechanizationoffullymechanizedcavingmethodareusedintheext-ractionprocess,with"
4/6"
systemastheoperationsystem.Ontheworkfacesareequ-ipmentsofdoublerollercoalwinningmachine,hydraulicsupport,bendscraperconve,crusher,andelevatingconveyor,etc.Theall-fall-downmethodisappliedinroofproc-essingoftheworkedoutsection.
Theannualoutputofthismineis0.9Mt,whichbasedonfully-mechanizedmini-
ng.
Themainhaulagetakesbeltconveyorasthemajormeansoftransportation,atthesometimebunchingandcablewaycarriageastheauxiliarymeans.Asformineventil-ation,weuseaxial-flowtypediagonalfananddrawer-typemode.
Keywords：
originaldesign;
minedevelopment;
fullymechanizedmining.
第一章矿区概况及井田地质特征
1.1矿区概述
1.1.1交通位置
长治羊头岭南窑沟煤业有限公司矿井位于长治县西南部直距12km的八义镇南窑沟村，北窑村一带。
行政区划属八义镇管辖。
地理坐标为：
东经：
112°
00′34″北纬：
35°
56′49″。
井田东距长（治）～晋（城）二级公路约1km，往北距长治县城（韩店镇）约12km，距长治市约25km，最近的火车站为太焦线上的东田良车站，公路运距约10km，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
1.1.2地形地势
井田位于太行山西侧山前地带长治盆地的南部，属低山丘陵区，区内第四系较发育，形成众多的黄土陡坡，冲沟比较发育，但无大的沟谷，在井田南部山坡多见基岩出露。
总的地势南高北低，最高点位于井田南部山梁，海拔1242.60m，最低点处于井田北东部沟谷，海拔995.00m，最大相对高差247.60m。
1.1.3河流
本区属海河流域浊漳河南源水系淘清河支流，井田内无大的河流，只在雨季沟谷中有小的水流。
1.1.4周边电力与水源
长治县羊头岭南窑沟煤业有限公司矿井位于长治县境内。
矿井东北约2.5km处有八义110kV变电站1座，矿井东北方向约8.50km处有荫城110kV变电站1座。
本矿地面工业场地负荷中心改建10kV变电所一座，电源分别引自上述两个变电站，供电电源可靠，供电质量有保证。
据现场调研，设计新打一眼深井，取自奥灰水，小时出水量在50㎥/h，作为本矿地面生产、生活用水。
矿内外通讯可铺设程控电话，目前移动通讯网已覆盖全矿。
下一步进行矿井初步设计时应补充井上下通讯系统部分。
1.1.5气象及地震
本区属暖温带大陆性气候，春季干旱多风沙，冬季长而寒冷，夏季甚短，降雨多集中在夏末秋初，全年气温变化剧烈；
据长治县气象站资料表明，一月份最冷，最低气温为-21℃，七月份最热，最高气温为37℃。
年平均气温为9℃，年平均降水量558.80mm，且多集中在7、8、9月份，年平均蒸发量1462.00mm，年平均蒸发量为降水量的2～3倍，霜冻期为每年10月下旬至次年3月份，最大冻土深度60.00cm。
据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），本区属地震动峰值加速度0.10g区。
据《中国地震烈度区划图》（1996），本区地震基本烈度为Ⅵ度。
现全球进入地震多发期，矿井应加强防震建设。
1.2井田地质特征
1.2.1地层
该井田位于沁水煤田高平普查区东北部边缘，晋城国家规划矿区高平西区长治县段南部边缘。
区内多多黄土覆盖，基岩基本出露于井田南部。
据钻孔资料及邻区资料，井田地层自下而上依次为奥陶系中统峰峰组（O2f），石炭系中统本溪组（C2b）、上统太原组（C3t），二叠系下统山西组（P1s）、下石盒子组（P1x），上统上石盒子组（P2s）及第四系（Q2+3）。
现由老至新分述如下：
1.奥陶系中统峰峰组（O2f）
为灰～青灰色厚层状泥晶石灰岩，顶部含泥岩，石灰岩角砾，局部可见轻微的白云岩化。
地层厚105.00～145.00m，平均厚120.00m。
2.石炭系中统本溪组（C2b）
为灰～灰白色铝土质泥岩、粘土质泥岩及砂质泥岩，含鲕粒底部一般具一层铁质粉砂岩或铁质泥岩（即山西式铁矿层位），含菱、黄铁矿结核或透镜体，极不稳定，含植物根茎化石。
地层厚3.20～20.55m，平均厚9.72m。
3.石炭系上统太原组（C3t）
主要由深灰～灰黑色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层及石灰岩组成，其中有煤11层，以下部煤层发育较好；
有石灰岩4层，以下部灰岩稳定，本组地层厚度较大，一般90.60～119.11m，平均厚109.69m。
4.二叠系下统山西组（P1s）
为本井田主要含煤地层之一，由砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成。
一般含煤1～3层。
地层厚43.00～63.92m，平均55.95m。
5.二叠系下统下石盒子组（P1x）
主要由砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、铝质泥岩组成，地层厚50.00～65.00m，平均54.67m，泥岩中常含大量鲕粒，顶部为灰、绿灰、紫红色含铝质泥岩，俗称“桃花泥岩”，以富含菱质鲕粒为特征是良好的辅助标志层。
6.二叠系上统上石盒子组（P2s）
该组井田内出露不全，在西南部大面积出露，厚度245.00m，主要以黄绿色、紫红色砂质泥岩、泥岩为主，夹灰～灰绿色中厚层状、中、粗粒砂岩，上部由厚层状长石石英砂岩夹薄层泥岩组成。
7.第四系中上更新统（Q2+3）
主要为黄土、浅红色亚粘土、亚砂土及砂砾石层，厚度0～30.00m，平均25.00m。
1.2.2地质构造
本井田构造形态总体为一倾向SW的单斜构造，在单斜构造的基础上发育着宽缓的褶曲构造，东南部还发育一条断层，在井田边界处。
井田内未发现陷落柱，为岩浆岩侵入。
本井田构造尚属简单类型。
1.2.3矿井瓦斯、煤尘、及水文等条件
（1）瓦斯
长治南窑沟煤业有限公司矿井2008年度瓦斯等级鉴定结果为：
。
矿井生产能力达到0.90Mt/a时，预测矿井绝对CH4涌出量为1.65㎥/min，矿井绝对CO2涌出量为2.23㎥/min，矿井为低瓦斯矿井。
（2）煤尘
2010年3月23日，山西长治羊头岭南窑沟煤业有限公司，由山西省煤炭工业局综合测试中心对15号煤尘爆炸性进行了鉴定：
15号煤层煤尘火焰长度15mm，抑制煤尘爆炸性最低岩粉用量40%，煤尘有爆炸性。
据调查，该井田内未发生过煤尘爆炸。
但今后掘进、生产中应注意洒水防尘，定期清理巷道壁浮尘，以杜绝煤尘爆炸事故发生。
（3）水文
1）地形地貌
井田位于低山—丘陵区，井田内地势较高，无河流和地表积水，井田内沟谷纵横、冲沟发育，平时干涸，雨季短暂性流水。
大气降水大多顺坡流入沟谷，向东北汇入淘清河，最后汇入浊漳河，部分下渗补给各含水层。
淘清河距井田较远，对煤矿开采没有影响。
2）主要含水层
①奥陶系中统峰峰组碳酸盐岩溶裂隙含水层
上部主要为石灰岩，偶有泥质灰岩，裂隙被方解石充填；
中部为石灰岩、泥质灰岩、角砾状灰岩、白云质灰岩等，具少量溶隙；
下部为白云质灰岩夹薄层石膏，泥质灰岩等，结构致密，性脆、局部节理发育，孔隙发育，富水性好。
根据《山西省岩溶泉域水资源保护》资料，井田北部12km处的韩店深水井奥灰水位644.74m，由此推测，井田内奥灰水位626m-630m，奥灰水由西南向东北方向径流，最终在辛安泉排泄。
本井田15号煤层最低底板标高960m,不存在奥灰突水问题。
②石炭系上组太原组碎屑岩裂隙夹碳酸盐裂隙岩溶含水层
本含水层出露于井田西部，含水层主要为石灰岩及砂岩，含水空间以岩溶裂隙为主K2、K3、K4、K5、K6，5层灰岩，累计厚度13.5-25.6m，含砂岩1-5层，累计厚度9.7-34.8m；
其中K2石灰岩是15号煤层的接顶板。
据王庄煤矿详查勘探资料：
上述含水层混合抽水试验资料，太原组砂岩和石灰岩混合水位埋深151.0～109.90m，水位标高968.26～1112.90m，单位涌水量0.021～0.027L/s.m，矿化度0.28～0.32g/L，总硬度8.01～11.41德国度，水质类型为HCO3-K+Na·
Ca型为主，PH值7.8～8.2，为弱富水性含水层。
③二叠系碎屑岩类砂岩裂隙含水层组
本含水层组由山西组、上、下石盒子组地层中的多层细、中、粗粒砂岩组成，为碎屑岩类砂岩裂隙含水层组，泉水流量0.027-0.744L/s，水质类型为HCO3-Ca型，一般富水性弱，由于各煤矿采煤排水，该含水层组正被疏干；
该层浅部受风化裂隙影响，富水性较好。
④第四系松散岩类孔隙含水层
岩性主要为亚砂土，底部偶夹砂砾层，厚度变化较大，富水性不均，通常透水而不含水。
3）主要隔水层
①本溪组及太原组底部泥岩、铝土质泥岩隔水层
该隔水层位于15号煤层之下，此隔水层厚度一般为10.00m左右，对奥灰岩溶水向15号煤层突水有一定程度的阻隔作用。
②石炭系、二叠系灰岩及砂岩含水层层间泥岩隔水层
该隔水层岩性为泥岩、砂质泥岩、铝土质泥岩，其单层厚度相差悬殊，少则1～3m，最厚者可达30～40m，呈层状分布于各石灰岩、砂岩含水层之间，阻隔了各含水层相互间的水力联系。
4）矿井充水因素分析
①地表水
该井田地表水系属于漳河水系。
井田内有沟无水，只有洪水期短暂有水，属季节性河流，地表水系不发育，属缺水区。
大气降水大多顺坡流入沟谷，向东汇入陶清河，最后汇入浊漳河。
主斜井井口标高均高于井口附近最高洪水位。
故地表水流对矿井开采影响较小。
②奥灰水
井田内3号煤层底标标高为+1060m～+1115m，15号煤层底标标高为+960m～+1015m，均位于奥灰岩溶水水位标高（+630m左右）以上，奥灰水对井田内3、15号煤层的开采无影响。
③构造
在向背斜轴转折端，裂隙发育，有利于地下水的富集。
在向斜轴部有利于采空区积水的聚集。
区内可能存在未探明的断层，生产中引起注意。
另外，不应忽视区内可能未查明的断层、陷落柱及施工钻孔封闭不良对矿坑充水的影响。
5）水文地质类型
井田内以褶曲构造为主，矿井现开采3、15号煤层，直接充水含水层及其以上的各间接充水含水层，富水性弱，采空区有积水，并对煤层开采有影响，矿井正常涌水量小于600㎥/h,防治水工作易于进行。
按照《煤矿防治水规定》关于矿井水文地质类型分类标准，该矿区水文地质条件属中等类型。
6）矿井涌水量
据此次调查，煤矿现阶段3号煤层正常出水量20㎥/h，最大涌水量80㎥/h。
依据现生产矿井实际涌水量资料，结合本工作面周边地质情况。
采用含水系数法对矿井涌水量（3号煤层）进行预算。
Q=Kp×
P（1-1）
式中：
Q—预算矿井涌水量（m3/d）；
Kp—含水系数（m3/t·
d）；
P—矿井设计产量（t/d）。
含水系数采用本矿井目前实际资料，正常涌水量时含水系数Kp=0.686㎥/t.d，最大矿井涌水量时含水系数Kp=2.743㎥/t·
d，本矿井生产规模0.90Mt/a，按每年330个工作日计算，日产量为1818.18t/d，按公式计算，当矿井达到生产规模时，正常涌水量为1246.75㎥/d，最大涌水量为4987.01㎥/d。
矿井涌水量不能局限于以上预算，应根据矿井实际情况正确对待。
本次设计矿井正常涌水量52㎥/h，最大涌水量208㎥/h。
1.3煤层及煤质
1.3.1煤层
井田内主要含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，含煤地层平均总厚175.82m，共含煤13层，煤层平均总厚度16.62m，含煤系数平均为7.39%。
山西组地层平均厚度59.17m，共含煤3层，编号至上而下为1、2、3号，煤层平均厚为6.88m，含煤系数为9.90%，该组为陆相沉积，分3～4个沉积旋回,煤层多沉积于旋回的顶部。
其中下部聚煤作用较好，沉积有稳定可采的3号煤层及不稳定不可采的1号煤和2号煤。
井田内3号煤层平均厚度6.30m，含煤系数为8.74%。
1号煤层厚度平均为0.08m，含煤系数1.0%，2号煤层平均厚度为0.10，含煤系数为0.18%。
太原组地层平均厚度为116.65m，井田内共含煤10层，编号至上而下为5、6、7、8、9、10、11、12、13、15号，煤层平均总厚度为9.94m，含煤系数为6.11%，该组地层沉积旋回韵律性明显，煤层多赋存于灰岩底部，为典型的海陆交互相含煤沉积，从含煤性分析，可归结为三个沉积段，下段为海陆运动的开始，聚煤作用较好，在其上部普遍沉积有稳定可采的15号煤层，该煤层在井田内厚度5.31～7.10m，平均6.80m,,含煤系数平均为3.34%，中段为海侵运动较频繁区，灰岩层数多，煤层薄且不太稳定，其中包括11、12、13号等煤层，均属较稳定但不可采之煤层。
上段海侵运动相对减弱，陆地环境占主导地位，区域上沉积有局部可采的9号煤层，但属于零星可采，故不参与考虑。
本井田内聚煤较稳定，另外的5号、7号、8号煤层层位稳定—较稳定，但均不可采。
1.3.2煤层顶底板条件
3号煤层俗称“香煤”，该煤层位于山西组的中下部，上距下石盒子组底砂岩（K8）40m左右，下距山西组底砂岩（K7）9.77m，煤层厚5.51-6.90m，平均厚度为6.30m，其可采系数为100%，属稳定可采之煤层。
煤层中含矸1～2层，煤层直接顶板为泥岩或粉砂质泥岩，其底板为泥岩或粉砂质泥岩。
据调查，该煤层为本井田批采煤层。
15号煤层位于太原组一段上部，K2灰岩之下，上距3号煤底101.25m，下距太原组底砂岩（K1）15m。
煤层在井田内厚度为6.51～7.10m，平均6.80m，含煤系数平均为3.34%，局部含1～2层夹矸。
老顶为K2灰岩，层位稳定，厚度大。
底板为泥岩或粉砂质泥岩。
15号煤层俗称“臭煤”，煤层稳定，为区内主要可采煤层。
该煤层为本井田批采、现采煤层。
可采煤层特征见表1-2
15号煤层直接顶板为黑色泥岩，平均厚0.57m，顶板泥岩抗压强度74.8～83.2MPa，抗拉强度2.9～4.1Mpa；
其上为厚层致密块状石灰岩（K2），平均厚7.8m，节理不发育，稳固性好。
K2灰岩的极限抗压强度为78.4～97.7MPa，属坚硬岩石；
内聚力为15.7～20.2MPa，内摩擦角为32°
38，普氏坚固系数为6.3～13。
底板以黑色含黄铁矿泥岩为主，工程地质性能一般。
表1-1可采煤层特征表
序号
煤层可采区厚度（m）
煤层层间距（m）
煤层结构
顶底板岩性
煤层稳定性
赋存层位
煤层容重
最小～最大
平均
最小～最大平均
夹矸层数
顶板
底板
3
5.51～6.90
6.30
101
1～2
泥岩
泥岩、
粉砂岩
稳定
山西组下部
1.45
15
6.51～7.10
6.80
1
灰岩泥岩
太原组下部
1.3.3煤质
（1）煤的物理性质
3号煤灰黑—黑色，以亮煤为主，次为镜煤、暗煤，镜煤多呈透镜状或薄层状。
似金属光泽，条带状结构，层状构造，参差状、阶梯状断口，条痕为灰黑色，内生裂隙较发育，性脆易碎，宏观煤岩类型为光亮型煤。
15号煤黑色～灰黑色，成分以亮煤为主，含透镜状、细薄层状的镜煤，强玻璃～似金属光泽，条带状结构，层状构造，贝壳状、阶梯状断口，条痕为灰黑色、性脆，常见有细脉状、团块状黄铁矿，宏观煤岩类型为半亮～光亮型。
（2）煤的化学性质：
见表1-2煤质特征表
表1-2煤质特征表
煤层名称
水分（%）
灰分（%）
挥发分（%）
硫分（%）
低位发热量（MJ/kg）
粘结指数GR,I
原煤
0.98
15.24
11.42
0.36
29.50
精煤
1.22
7.67
11.54
0.35
32.48
2
0.30
25.92
15.41
2.78
25.55
0.86
4.62
11.25
2.59
34.15
（3）煤的工业用途
15号煤为中灰分、中高硫、特高热值之贫煤。
井田15号煤层均为贫煤，属烟煤中变质程度较高的一类煤，经洗选后可作为动力用煤或化工用煤，亦可作为民用燃料，现主要用作发电厂用煤。
第二章井田境界与储量
2.1井田境界
长治羊头岭南窑沟煤业有限公司矿井井田境界由1～5个拐点坐标连线圈定。
批准开采3、15号煤层，井田面积3.9703km2。
井田南北最长2.9290km，东西最宽1.5390km。
批准开采深度1039.97m-929.97m，生产规模
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