采礦畢業(yè)設計(古書院礦)

1、 繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文）紙 1礦井概述及井田地質特征1.1礦區(qū)概況1.1.1地理位置、交通古書院礦位于山西省東南部，沁水煤田的東南緣，其地理座標為東經112°4834112°5256，北緯35°303335°3415，行政隸屬晉城市管轄。位于晉城市城北。該井田西受白馬寺斷層控制，北與鳳凰山、王臺鋪井田相接，西南為北巖井田，東西長6.2km，南北寬3.9km，面積24.18km2。井田東部有太原焦作鐵路經過。本礦專運線5公里與晉城北站接軌，向南于月山，新鄉(xiāng)分別與焦枝，京廣線相通。207國道和與之平行的晉（城）長（治）高速公路從井田西部經過，晉（城）陽

2、（城）、晉（城）焦（作）、長（治）邯（鄲）高速公路已建成通車；省級公路四通八達。交通甚為方便（見圖11）。圖1-11.1.2地形、地勢及地震情況井田內地形以構造剝蝕中低山為主。西北高，東南低，最高峰方山海拔1354.8m，一般標高在9001000m之間。由方山向東南經向馬寺山、大嶺頭一線為地表分水嶺，其東北部為北石店盆地，西南部為鐘家莊盆地，地表北部一般為基巖出露，南部為黃土覆蓋，地貌屬低山丘陵。晉城市屬黃河流域沁河水系。井田內無常年逕流的地表水系，均為季節(jié)性河流。雨季流量較大，西南部大氣降水經晉城西河、古書院河、晉城東河流入鐘家莊盆地，經白水河流經孔莊注入丹河，東北部大氣降水匯入劉家川河、司

3、徒河向東于背蔭匯流經水東注入丹河。歷年地震資料及文獻記載，晉城地區(qū)未發(fā)生過5級以上的破壞性地震。外圍強震的波及曾對本區(qū)造成房屋倒塌，人畜傷亡。據山西省地震局1978年省震字第29號文關于頒發(fā)山西省地震基本烈度區(qū)劃圖及說明的通知，將本區(qū)劃為六度地震烈度（器物傾倒，房屋有輕微破壞）區(qū)。1.1.3氣候條件本區(qū)屬太行山西側山間盆地，屬暖溫帶大陸性氣候。四季分明，溫和宜人，日照充足。秋季多西北風，春夏季多東南風。年最小降雨量296mm，最大降雨量1010mm，平均686.10mm。降雨量集中在7、8、9三個月。蒸發(fā)量一般為降雨量的23倍。氣溫一般較高，日最高溫度達38.6，最低氣溫22.8，平均氣溫達1

4、1。無霜期較長，全年約180天。凍結期為11月至次年2月，最大凍土深度一般為43cm，最大積雪厚度為21cm。風力不大，一般34級，最大6級。1.1.4礦區(qū)經濟狀況整個晉城礦區(qū)跨越晉城市和陽城、沁水兩縣，面積為6795km2。1985年底統(tǒng)計資料人口為1184000人。本區(qū)處于太行山西坡，土質比較肥沃，主要農作物有玉米、谷子、小麥和高梁，由于農田水利基本建設發(fā)展較快，畝產水平逐年提高。工業(yè)主要有冶煉、化肥、水泥、發(fā)電、農機、副食品加工及手工業(yè)等。尤其近幾年地方小煤礦發(fā)展較快，1985年資料統(tǒng)計小煤礦民發(fā)展到468處，原煤產量達到970.1萬t。1.1.5礦區(qū)供水情況古書院礦現有自備水源井6眼，

5、分別是下平房水源井（3號）、水塔水源井（14號）、西風井水源井（15號）、南風井水源井（26號）、34號家屬樓南水源井（28號）、32號家屬樓東水源井（1號）。6個水源井全部采用深井潛水泵吸取中奧陶統(tǒng)深層水作為永久水源，日均取水量約為8000m2，年提水量約為292萬m2。古礦現供水情況地面由1號、3號、14號、28號水源井供給，井下用水由15號、26號水源井供給，并于2001年對該礦地面和井下用水進行了互聯(lián)網。當地面和井下任何一方用水出現緊張時，可由另一方進行補充，從而緩解了用水緊張的狀況。根據晉城市水環(huán)境監(jiān)測中心分析測試結果報告單，除西風井總硬度、硫酸根稍高以外，其余測定項目全部符合GB5

6、74985生活飲用水標準。各水井情況詳見表11。表11 古書院礦水源井情況一覽表編號水源井位置涌水量m3/h近期取水量（m3/h）成井時靜水位（m）近期靜水位（m）水位升降（±m）3下平房90110121.78167.3444.5614水塔60110152.50181.3028.8015西風井6260213.80238.3024.5026南風井7460276.55297.6021.0528東34號樓南8080168.26178.4110.15132號樓東6060129.00137.048.041.2井田地質特征1.2.1井田地質構造古書院井田內地層受新華夏構造控制，主體走向與構造相一

7、致，傾向北西西，傾角210度，靠近構造線附近地層傾角最大可達30多度，甚至70多度。西部受白馬寺逆斷層影響而形成自西向東的幾個連續(xù)的向、背斜，東部以短軸褶曲為主?，F將井田內主要構造分述如下：一、褶曲1、二仙掌向斜： 位于白馬寺逆斷層東側，軸向NE12°22°，南起晉普山井田，經北巖井田，進入該區(qū)，向北伸入鳳凰山井田，全長20000m。西翼陡而狹，傾角5°26°，東翼平緩，傾角5°，受白馬寺逆斷層上升帶牽引成為極不對稱的向斜。2、石城溝背斜：軸向NE12°22°，南起寨上，經北巖井田東部，進入本井田牛山、石城溝、長條嶺西部，全

8、長5000m，兩翼傾角57°。3、方山向斜：位于張嶺、牛山、老王圪套經楊莊進入鳳凰山井田，縱貫古書院、鳳凰山兩井田，主體走向NE10°30°，兩翼傾角35°，全長12000m。4、大張村背斜：位于井田東部大張村附近，走向近南北，兩翼傾角3°左右，全長2500m。5、王谷坨背斜：位于王谷坨村東，走向近東西向，兩翼傾角46°，全長1500m。6、七嶺向斜：位于大張村背斜東南（紅廟嶺一帶），走向北西轉近南北，全長2000m。兩翼傾角平緩，34°。7、孫村向斜：位于大張村與孫村之間。主體走向北東約25°，兩翼傾角5

9、6;左右，全長2000m，向北延入王臺鋪井田。二、地層古書院井田地層出露中常，基巖分布面積約占三分之一，主要分布于井田北部、西北部山梁及溝谷零星地段，新生界覆蓋面積約占三分之二，主要分布在井田南部、東部的丘陵、低洼地帶及溝谷兩側。奧陶系（奧陶紀時期形成的地層，距今大約51000萬年）灰?guī)r為煤系地層之基底。區(qū)內地層由老至新分述如下：1、奧陶系中統(tǒng)（O2）：僅出露于白馬寺逆斷層西側上升帶，斷層附近山勢陡立，走向NNESSW，出露厚度約150m，其巖性接近頂部多為角礫狀灰?guī)r，礫石成分復雜，風化后呈黃色，其下為深灰色，質純而性脆，并含方解石脈的厚層狀灰?guī)r。2、石炭系（C）：中統(tǒng)本溪組（C2b）：大部出

10、露于白馬寺逆斷層之東側下降帶西部邊緣。由含鋁質較高的紅色及灰白色泥巖組成，中夾薄層砂質泥巖、細砂巖。底部為山西式鐵礦。本組厚0.7085.5m，平均43.1m，與下伏奧陶系呈平行不整合接觸；上統(tǒng)太原組（C3t）：出露于白馬寺斷層東側，為井田主要含煤地層之一。由黑深灰色砂質泥巖、灰黑色砂巖、石灰?guī)r和煤層等組成。底部有一層鮞狀結構的砂質泥巖，全組厚51.23m116.17m，平均83.70m，與下伏地層呈整合接觸。3、二疊系（P）：下統(tǒng)山西組（P1s）：為本區(qū)主要含煤地層之一。井田內出露較多，但均零星不完整。以灰白色砂巖為主，中夾灰色及深灰色泥巖、砂質泥巖及煤層。底部為一層不太穩(wěn)定的中粒砂巖。本組

11、厚38.0281.21m，平均54.48m，與下伏地層整合接觸；下統(tǒng)下石盒子組（P1x）：主要出露在井田內較高的山腰處。由灰色的細中粒砂巖，灰白色的砂質泥巖和泥巖組成。風化后多呈灰綠色或黃綠色，底部為一層厚5m左右的中粗粒長石石英砂巖，為與山西組的分界，俗稱駱駝脖子砂巖（k8）。本組厚20.07118.60m，平均53.86m；上統(tǒng)上石盒子組（P2s）：主要分布于井田北部的白馬寺山、方山、二仙掌等地的較高處。巖性以灰黃色砂質泥巖為主，夾較厚的黃綠、紫紅、藍紫色砂巖和黃色泥巖組成。下部有一層鋁土質泥巖或含鋁質的砂質泥巖，見鐵質浸染，具鮞狀結構。風化后鮞粒脫落成小孔，地面易識別，其顏色鮮明，呈桃紅

12、色，俗稱桃花泥巖。為與下石盒子組分界的輔助標志層。其下為一層不穩(wěn)定的中粗粒石英砂巖（k10）。井田內鉆孔揭露厚度可達197.88m（144孔）。與下伏地層呈整合接觸。4、第三系上統(tǒng)（N2）：為深紅色粘土，含砂量較多，可見褐鐵礦黑色斑點，含鈣質結核35層，該層脫水曬干后變得堅硬。在井田中部、北部丘陵地帶零星出露，厚度08m，與下伏不同時代地層不整合接觸。5、第四系（Q）：分布范圍較廣，與地形起伏相一致，厚度由山梁向邊坡遞增，最厚達49.53m（205孔），沉積物以紅土、黃土為主，沖積物為砂礫層。中更新統(tǒng)（Q2）：位于黃土之下，多分布于丘陵高地，一般為赤紅及紫醬色，可塑性強，膩滑似臘，在紅土底部因

13、受水解作用形成大量的鈣質結核。本層與上部的黃土分界不甚明顯，在顏色上由下而上由深而淺漸變；上更新統(tǒng)（Q3）：主要為黃土。多分布于溝谷兩側，構成二級階地，其厚度變化不一，一般520m，土質致密；全新統(tǒng)（Q4）：為砂卵石、砂土堆積的現代沖積層，厚度大小不一，主要分布于現代河谷中的河漫灘。1.2.2水文地質晉城礦區(qū)位于沁水煤田向斜的東南翼，三面環(huán)山，東為太行山，南為晉普山、西為五門山。晉普山與五門山為地表分水嶺，將丹河與沁河兩大水系分開。東歸丹河水系，西歸沁河水系。丹河是沁河的最大支流，發(fā)源于高平縣越莊北丹株嶺，流經高平、晉城，在河南省沁陽縣北金村匯入沁河。河道總長120km，流域面積3620km2

14、，上游修建水庫百余座，其中任莊水庫最大，控制流域面積1240 km2，總庫容量8400萬m2，沿途出露有小會泉、白洋泉、郭壁泉、三姑泉等地下水露頭。西部沁河發(fā)源于沁源北端山東泉嶺，流經沁源、安澤、沁水、陽城、晉城等地，在河南省武陟縣南注入黃河，沿河有馬山泉、趙良泉、黑水泉等地下水出露。晉城礦區(qū)的東、南部廣泛出露奧陶系灰?guī)r，大氣降水沿裂隙巖溶垂直滲漏，成為礦區(qū)地下水的主要補給途徑，高平縣北部有近EW向的背斜構造，為地下分水嶺，形成南北兩個水文地質單元，北為辛安泉域，南部受晉長斷裂帶的影響，又形成東西兩個次級水文地質單元，西為馬山泉域，東為三姑泉域即晉城礦區(qū)所在泉域。晉城儲水構造東側給水邊界，以太

15、行山背斜軸為限，地下水匯集的總方向為巖層傾向即北西西向，西側以晉長斷裂帶白馬寺壓性斷層控制，由于西帶上升，使東帶奧灰易溶巖受到封閉，成為儲水構造的西邊隔水邊界。根據地下水動態(tài)分析得知，本區(qū)水文地質單元中高平為補給區(qū)，晉城為經流區(qū)，郭壁為排泄區(qū)。古書院井田位于晉城礦區(qū)的東南部，區(qū)內由方山東南經白馬寺大嶺頭之連線為地表分水嶺，在其北部為北石店盆地，東南部為鐘家莊盆地。一、含水層按含水層含水性質，可分孔隙水、裂隙巖溶水、巖溶水三大類。1、孔隙水：主要分布在盆地及河谷地帶。藏在卵石層、砂礫層、砂土、亞砂土等新生界松散沉積物中，滲透性強，村民用水多取自此層。含水層厚2.7015.00m，水位深2.001

16、3.00m。近年來，因礦山采動漏失及工農業(yè)用水量增加，水位逐年下降，涌水量也減少，部分已遭破壞，此層水主要由大氣降水補給，水質屬重碳酸、硫酸型鈣鎂水。2、裂隙巖溶水：主要指石炭二疊系含煤地層中的砂巖、灰?guī)r裂隙接受大氣降水垂直補給后溶蝕碳酸鹽巖而擴大容水范圍，成溶洞存水，仍屬重碳酸、硫酸型鈣鎂水。煤層下部水質有時為硫酸、重碳酸型鈣鎂水，礦化度略有升高，此含水層富水程度不一，盆地及河谷附近富水性強。主要含水層為K3灰?guī)r層。埋深1543m，富水性有上強下弱的規(guī)律，近年來，由于大量開采，水位有逐年下降趨勢。3、巖溶水：主要指奧灰?guī)r溶水。從鉆孔水位及泉水標高看，本區(qū)地下水位有由南向北增高之規(guī)律。含水層發(fā)

17、育在上下馬家溝底部。地下水區(qū)域流向自北向南，該井田內水位標高在500520m。該巖溶水補給范圍廣。在補給區(qū)接受大氣降水后，對該區(qū)以側向補給為主，水量充沛，沿巖溶層向南逕流，最終于郭壁泉及三姑泉一帶排泄。據1987年229隊對“晉城生產礦區(qū)水資源評價”報告：該層水飽和鈣差大于零，為一相對緩滯流區(qū)，水質較好屬微硬中性或弱堿性水，礦化度小于1克/升，適于工農業(yè)及生活用水、永久水源井。上述各含水層間，第三系粘土、本溪組之鋁土泥巖與各時代地層的泥巖、砂質泥巖、粘土和亞粘土，當無裂隙和孔隙時，均為良好的隔水層。1.3煤層特征1.3.1主要煤層古書院井田含煤地層屬石炭二疊紀。煤系地層總厚123.68142.

18、04m。一般厚132.24m。共含煤10余層，煤層總厚1315m，含煤系數約10。其中石炭系太原組含煤八層，僅9號煤、15號煤二層穩(wěn)定可采，二疊系山西組含煤五層。煤層特征見表12。表12 可采煤層情況煤層號煤層厚度（m）最小最大一般夾石層數最少最多一般層間距（m）最小最大一般穩(wěn)定程度及可采情況30.3-0.90.7302135.64-45.540.6不可采91.5 4.53051 2穩(wěn)定可采15.10-22.0418.57150.743.62.00512較穩(wěn)定可采一、3號煤層位于山西組下部。下距K4灰?guī)r9.61m左右，距9號煤層40.6m左右。煤層厚0.3-0.9平均0.73m左右，夾石12層

19、，最多可達5層，多見于中下部，煤層厚度變化不大，全區(qū)穩(wěn)定可采。其偽頂為黑色泥巖或炭質泥巖，直接頂板多為灰黑色的砂質泥巖或粉砂巖，老頂多為灰色厚層狀砂巖，底板一般為灰黑色粉砂巖或炭質泥巖。二、9號煤層是主要可采煤層之一，位于太原組中部的K1與K2灰?guī)r之間。下距15號煤層18.57m左右。煤層厚1.5-4.5m，平均3m，厚度變化較大。煤層頂板為K2灰?guī)r，厚3m左右，底板為石灰?guī)r，結構簡單，全區(qū)穩(wěn)定可采。三、15號煤層位于太原組下部，煤厚0.743.66m，平均2.0m，厚度無明顯變化規(guī)律，夾石12層，最多達5層，夾石厚度一般在0.5m以下。其直接頂板為砂巖，厚度6.92m左右。底板以黑灰色炭質泥

20、巖、鋁土質泥巖為主。全區(qū)大部可采，屬較穩(wěn)定煤層。四、煤層對比本區(qū)3號煤層位于山西組，屬陸相沉積，9號、15號煤層位于太原組，屬海陸交互相含煤沉積，各煤層厚度、層位、層間距穩(wěn)定，煤質、物性、頂底板特征明顯，對比依據充分，因此，本礦區(qū)內煤層對比十分可靠。1.3.2煤層頂底板一、3號煤層從鉆孔和生產揭露資料看，3號煤層普遍沉積有偽頂、直接頂和老頂。偽頂巖性為黑色泥巖或炭質泥巖，厚度0.100.20m。結構疏松，易碎，強度低，不易支護，隨采掘脫落。直接頂板多為黑色及灰色的砂質泥巖或粉砂巖，層理發(fā)育，致密堅硬，節(jié)理裂隙較發(fā)育，平均厚度2.70m。老頂巖性為灰白色中?；蚣毩Ｉ皫r，平均厚度7.70m，致密堅

21、硬，層理發(fā)育，節(jié)理裂隙較發(fā)育，呈半張開狀，有方解石充填，老頂來壓后可自行塌落。煤層上覆巖性，從偽頂、直接頂到老頂為軟弱較硬堅硬型，再向上是軟弱堅硬相間的平行復合結構。3號煤層直接底板為泥巖，厚度約1.00m，其下為砂質泥巖，厚約8.6米左右，開采中受壓后，有時發(fā)生底鼓現象。二、9號煤層9號煤層頂板巖性以K2石灰?guī)r為主，有時為砂質泥巖，K2灰?guī)r厚約1.5 m左右，致密堅硬，較穩(wěn)定，節(jié)理裂隙發(fā)育，有方解石充填。單向抗壓強度33.569.3Mpa，平均48.5Mpa；單向抗拉強度3.705.87 Map，平均4.44 Map，抗剪強度平均7.83 Map，老頂為砂質泥巖，厚約4.36m，節(jié)理裂隙發(fā)育

22、，較硬。煤層上覆巖性，從直接頂到老頂屬堅硬較堅硬型，再向上是硬較硬相間的平行復合結構。9號煤層直接底板為K1石灰?guī)r，約1.00m,其下為黑灰色砂質泥巖（含高嶺土），平均厚度10.65 m，強度低，穩(wěn)定性差，單向抗壓強度12.916.2Mpa，平均16.7Mpa；單向抗拉強度0.440.85 Map，平均0.66 Map，抗剪強度2.083.39Mpa,平均2.91 Mpa，膨脹率為1.763.64，平均2.91，這種巖性遇水易膨脹和泥化，從而降低了底板的穩(wěn)定性，屬軟弱堅硬型。三、15號煤層15號煤層直接頂板為砂巖，厚5.548.3m，平均6.92 m左右，深灰色，致密堅硬，頂部含似層狀燧石條帶

23、，全區(qū)穩(wěn)定，據相鄰礦井（王臺鋪礦）測試，其單向抗壓強度平均47.0Mpa左右；單向抗拉強度平均為4 Mpa左右，抗剪強度平均為3.70Mpa，屬堅硬型頂板。老頂為砂質泥巖，深灰色，厚約10.65m。直接底板為砂質泥巖，平均厚度約12.75m，其下部為砂巖，平均厚度約為14.75m，再其下部為本溪組的鋁土泥巖，厚約26.95 m，屬軟弱型。據相鄰礦井（王臺鋪礦）測試，鋁土泥巖單向抗壓強度為11.4Mpa；單向抗拉強度為0.76 Mpa，抗剪強度為2.49 Mpa，膨脹率為0.63。這種巖層吸水性強，從而降低了底板的穩(wěn)定性。1.3.3煤質一、煤的物理性質3號煤層為黑灰色，金屬光澤，貝殼狀斷口，致密

24、堅硬，均一條帶狀結構，由亮煤和鏡煤組成，宏觀煤巖類型為光亮型。9號煤層為灰黑色，玻璃光澤，致密，性脆，由暗煤和亮煤組成，條帶狀結構，階梯狀斷口，可見黃鐵礦結核或呈星散狀賦存于煤中。宏觀煤巖類型為半光亮型。15號煤層為黑色，油脂光澤，以暗煤為主，夾鏡煤條帶，平坦狀斷口，條帶狀結構，塊狀結構，煤中富含黃鐵礦結核，宏觀煤巖類型為半暗淡型。二、煤的化學性質各煤層原煤水分一般在11.5之間，洗煤后，3號煤水分有所下降，15號煤稍有增高。原煤灰分產率從上至下，呈遞增之趨勢，3號煤為低灰煤，9、15號煤為中灰煤。硫分以3號煤最低，屬特低硫煤，9號煤以中硫煤為主。在井田南部補66孔周圍有一富硫帶。而15號煤層

25、在本井田中南部大面積為高硫煤。垂向上，煤中的硫分自上而下增加。經統(tǒng)計，三層煤的灰分變化標準差均小于1，硫分變化標準差3號煤小于0.5，9、15號煤則大于0.8。3號煤層煤質變化小，9、15號煤層煤層煤質變化大。煤中的元素組成以碳為主，約占93，其次為氫約占3，說明煤化程度較高。表13 可采煤層煤芯煤樣煤質特征煤層號原/精煤工業(yè)分析原/精煤全硫發(fā)熱量Qb.daf(MJ/kg)元素分析MadAdVdafCdafHdafOdafNdaf30.593.521.42（31）7.7116.9112.84（31）4.659.326.83（31）0.350.680.41（12）33.6434.8935.54（

26、9）90.0894.3192.80（3）2.233.512.90（3）1.244.722.51（3）1.031.141.08（3）0.551.931.33（7）3.5714.337.73（7）3.947.446.07（7）0.420.500.44（4）90.404.101.43（27）7.7028.7818.44（27）5.2610.547.29（27）0.414.721.81（15）25.5334.6131.51（13）93.2594.0993.73（7）2.783.282.96（7）2.060.961.284.243.06（6）7.25 7.997.60（6）4.745.355.04（6）

27、0.580.780.68（6）150.393.621.32（27）13.637.6823.37（27）5.5113.298.44（27）0.607.123.05（15）23.7634.7930.53（14）90.2794.0493.20（9）2.673.192.88（9）1.424.932.78（3）0.781.030.92（3）三、容重本次報告未對3煤和9煤進行容重測試，根據以往容重資料，3煤容重仍定為1.45，9、15煤為1.49。四、煤的有害成分含量及煤的可選性（一）、有害成分：3號煤磷含量為0.045，9、15號煤層小于0.01，3號煤屬低磷煤，9號、15號為特低磷煤；原煤硫分含量3號

28、煤小于0.5，9號煤為1.81，15號煤為3.05，經1.4比重液洗選后，3號煤硫分略有上升，9號、15號煤則明顯下降。煤中的有害成分主要為9、15號煤中的硫分。（二）、可選性：1、篩分：3號煤50mm篩上物產率為33.96，成塊率不高，灰分在1006mm級呈增加趨勢。9號煤50mm篩上物產率44.57，灰分產率在8025mm粒級增高，+256mm粒級灰分下降，60mm粒級灰分又呈上升趨勢，硫分含量在8025mm粒級增加，隨后又下降。15號煤在50mm篩上物產率為37.63，灰分產率在8025mm粒級增高，+25mm以下級呈鋸齒狀變化。硫分含量呈鋸齒狀變化；2、篩分：3號煤50mm篩上物產率為

29、33.96，成塊率不高，灰分在1006mm級呈增加趨勢。9號煤50mm篩上物產率44.57，灰分產率在8025mm粒級增高，+256mm粒級灰分下降，60mm粒級灰分又呈上升趨勢，硫分含量在8025mm粒級增加，隨后又下降。15號煤在50mm篩上物產率為37.63，灰分產率在8025mm粒級增高，+25mm以下級呈鋸齒狀變化。硫分含量呈鋸齒狀變化。表14層名指定精煤灰分分選密度±0.1含量可選性等級310.01.758.0極易選910.01.5072.0極難選12.51.6761.0極難選14.51.925.1極易選1510.01.6721.0中等可選12.51.982.0極易選3、

30、煤類的確定及用途：依據中國煤炭分類國家標準（GB5751-86）劃分，本井田主要可采煤層精煤揮發(fā)分大于3.5小于6.5，y值為0，G值亦為0，因而煤類為無煙煤二號，其劃分依據是準確可靠的。3號煤低灰、低硫，9號、15號煤經洗選后將其灰分控制在14.5，硫分控制在1以下，是良好的動力用煤、煉焦配煤以及化工用煤的原料。4、煤的風氧化：本井田煤的風氧化作用主要發(fā)生在3號煤層露頭處，西部、南部及東部均有。風氧化帶的深度和寬度，取決于地形、蓋層的厚度、巖性，地下潛水位及構造等因素。本井田風氧化帶下限的確定，是本礦根據實際生產劃定的。風化煤完全失去煤的性質、棕褐色、土狀光澤、微具塑性，手感松軟，遇水成泥狀

31、，可燃性基本全無，灰分中Al2O3含量增高。氧化煤較正常煤水分、灰分顯著增加，發(fā)熱量明顯下降，外生裂隙十分發(fā)育。風化煤可作為粘土礦開采，根據其質量用于陶瓷制造業(yè)，耐火材料及建筑用料。氧化煤的腐植酸若大于20，可作為提取腐植酸的原料、灰分小于46，低位干基發(fā)熱量在12MJ/kg以上的仍可作為動力用煤。1.3.4瓦斯該礦建井初期，各地質報告按原保安規(guī)程劃分為級瓦斯礦井，多年生產3號煤層測得：礦井沼氣涌出量一般小于3.0 m³/t，按新保安規(guī)程劃分應屬低瓦斯礦井。近年來，隨著3號煤層的開采，礦井瓦斯涌出量有增大的趨勢，但按煤礦安全規(guī)程第140條規(guī)定，古書院煤礦仍屬低瓦斯礦井。經過長期的觀測

32、分析，瓦斯的賦存有一定的規(guī)律，同一煤層蓋山厚度大的地方大于蓋山厚度小的地方，向斜部位高于背斜部位，深部煤層高于淺部煤層，構造發(fā)育帶高于構造薄弱帶。1.3.5煤塵及煤的自燃煤塵經撫順煤研所鑒定無爆炸性，無自燃現象。見表15表15年度絕對量m3/min相對量m3/t煤塵煤塵最短發(fā)火期備注CH4CO2CH4CO2爆炸指數有無爆炸性199626.8821.324.613.667.22無無低瓦斯199733.3130.465.855.357.22無無低瓦斯19988.815.55低瓦斯200027.0523.185.424.647.22無無低瓦斯200119.921.943.173.497.22無無低瓦

33、斯200227.2818.644.152.847.22無無低瓦斯2 井田境界和儲量2.1井田境界2.1.1井田范圍該井田西受白馬寺斷層控制，北與鳳凰山、王臺鋪井田相接，西南為北巖井田，東部有太原焦作鐵路經過。2.1.2開采界限古書院礦井田自下而上沉積了太原組、山西組含煤地層，總厚89.25197.38 m，平均143.32 m。詳見表2-1 單位：m表2-1 古書院礦井田含煤層地層厚度統(tǒng)計表地層名稱厚 度（m）平均厚度（m）山 西 組38.0281.2154.48太 原 組51.23116.1783.70開采上限：9號煤層以上無可采煤層。下部邊界：3號煤層以下有9、15號煤層為較穩(wěn)定可采煤層，

34、本設計以9號煤為主采煤層。2.1.3井田尺寸井田為不規(guī)則的多邊形；其南北寬約3.9Km，東西長約6.2Km；水平面積24.18km2在井田西部小部份煤層傾角達到25°，其余為1°8°，整個煤層呈現近水平分布，平均傾角為4°.井田賦存狀況示意圖如圖2.1。圖2.12.2礦井儲量2.2.1儲量計算基礎一、依據煤炭資源量估算指標，如下表所示：表2-2 煤炭資源量估算指標表 煤類指標項目煉焦用炭長焰煤粘煤弱粘煤無煙煤褐煤煤層厚度(m)井采傾角25°0.70.81.52545°0.60.71.445°0.50.61.3露天開采1.01

35、.5最高灰分Ad()40最高硫分St.d(%)3最低發(fā)熱量Qnet.d(MJ/kg)-17.022.115.7二、依據儲量計算厚度夾石厚度不大于0.05m時，與煤分層合并計算，復雜結構煤層的夾石總厚度不超過每分層厚度的50%時，以各煤分層總厚度作為儲量計算厚度；井田內主要煤層穩(wěn)定，厚度變化不大，煤層產狀平緩，勘探工程分布比較均勻，采用地質塊段的算術平均法。三、煤層容重3號煤層容重為1.45t/m3，9、15號煤層容重為1.49t/m3。2.2.2地質和工業(yè)儲量計算礦井主采煤層為9號煤層，9號煤層地質儲量計算：根據地質勘探情況，將煤層劃分為、六個塊段，在各塊段范圍內，用算術平均法求得每個塊段的儲

36、量，煤層總地質量即為各塊段儲量之和。塊段劃分如圖2-2。圖2.2由圖計算各塊段面積分別為：S1= 3841999.3215m2 ；S2 = 4521202.9930m2；S3 = 4743886.5542m2； S4= 2137138.1437m2；S5 = 1976778.3037m2 ； S6= 3314823.6106m2； 各塊儲量按下式計算：式中：各塊段儲量，Mt各塊段的面積，m2各塊段內煤層的厚度，m各塊段內煤的容重，均為1.49t/m3-煤層傾角，1塊段儲量：Z1 =3841999.321531.4910-6÷cos2.3°=17.19Mt2塊段儲量：Z2 =

37、4521202.993331.4910-6÷cos5.2°=20.29 Mt3塊段儲量：Z3 =4743886.554231.4910-6÷cos6.8°=21.36 Mt4塊段儲量：Z4 =2137138.143731.4910-6÷cos4.0°=9.58 Mt5塊段儲量：Z5 =1976778.303731.4910-6÷cos4.0°=8.86 Mt6塊段儲量：Z6 =3314823.610631.4910-6÷cos5.0°=14.87 Mt則9號煤層地質儲量：Zd=Z1+ Z2 +Z

38、3 + Z4+ Z5+ Z6=92.15Mt表2-3 礦井地質儲量表項目地質資源儲量Z/ Mt探明資源儲量Z1/ Mt控制資源儲量Z2/ Mt推斷資源儲量Z3/ Mt經濟儲量邊際儲量次邊際儲量經濟儲量邊際儲量次邊際儲量9#煤92.1592.15×0.6×0.85=4792.15×0.6×0.15=8.392.15×0.6×0.05=2.7792.15×0.3×0.85=23.592.15×0.3×0.15=4.1592.15×0.3×0.05=1.8292.15×0

39、.1=9.215所以，礦井工業(yè)儲量按下式計算：Zg = Z1+Z2+kZ3 =111b+122b+2M11+2M22+333k （式2-4）其中，k為可信度系數，取0.70.9。 所以9號煤層的工業(yè)儲量Zg=47+8.3+23.5+4.15+0.8×9.215=90.32 Mt2.2.3可采儲量的計算：一、保護煤柱留設原則1、工業(yè)場地、井筒留設保護煤柱，對較大的村莊留設保護煤柱，對零星分布的村莊不留設保護煤柱；2、各類保護煤柱按垂直斷面法或垂線法確定。用巖層移動角確定工業(yè)場地、村護帶15m；4、斷層作為井田邊界時根，斷層一側留20m。據實際經驗，斷層按性質、落差大小及其對煤層破壞程度

40、，斷層煤柱留設如下：落差50的斷層，兩側各留50m的煤柱；落差20m50m的斷層，兩側各留30 m煤柱；落差10 m20 m的斷層，兩側各留20 m煤柱；落差10 m的斷層不留設斷層煤柱；5、井田境界煤柱寬度為50m；工業(yè)場地占地面積，根據煤礦設計規(guī)范中若干條文件修改決定的說明中第十五條，工業(yè)場地占地面積指標見表2-3。則將工業(yè)場地定為長400m，寬340m。表2-4 工業(yè)場地占地面積指標井 型（萬t/a）占地面積指標（公頃/10萬t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.8二、礦井永久保護煤柱損失1、井田邊界保護煤柱：井田邊界保護煤柱留設50m寬，井田邊界長201

41、44.7088m，則保護煤柱損失量為4.50Mt。;2、工業(yè)廣場保護煤柱：工業(yè)廣場面積由表2-4確定，取13.5公頃，本工業(yè)場地的傾向長度和和走向長度是400×340米保護煤柱帶的寬度是根據受保護對象的保護等級確定的。按建筑物和構筑物的重要性、用途以及開采引起的后果，把礦區(qū)范圍內的的建筑物和構筑物氛圍4個保護等級，本工業(yè)場地選用等級，則工業(yè)場地每一側加15m，那么現在工業(yè)場地的面積為430m×370m。根據垂直剖面法作圖， 則工業(yè)廣場保護煤柱面積損失為：5.1Mt，工業(yè)廣場保護煤柱如圖2.3。3、各類保護煤柱按垂直斷面法或垂線法確定。用巖層移動角確定工業(yè)場地、村莊煤柱。巖層

42、移動角為75°、75°、75°，表土層移動角為45°；4、維護帶寬度：工業(yè)廣場維護帶15m；圖2.35、井筒保護煤柱：主、副井井筒保護煤柱在工業(yè)廣場保護煤柱范圍內。6、本礦只井田中部有一落差10 m斷層，故不留設保護煤柱。7、表土平均厚度為40m。 三、礦井可采儲量礦井可采儲量是礦井設計的可以采出的儲量，可按下式計算：式中：礦井的可采儲量；Mt礦井的工業(yè)儲量；Mt保護工業(yè)場地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大斷層等留設的永久保護煤柱損失量，Mt；采區(qū)采出率，厚煤層不小于0.75；中厚煤層不小于0.8；薄煤層不小于0.85；地方小煤礦不小于0.7。則

43、，礦井設計可采儲量：3 礦井工作制度、設計生產能力及服務年限3.1礦井工作制度按照煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范中規(guī)定，參考關于煤礦設計規(guī)范中若干條文修改的說明，礦井設計年工作日330d，每日三班作業(yè)，其中兩班生產，一班檢修。日凈提升時間為16h。這樣充分考慮了礦井的富裕系數，防止礦井因提升能力不足而影響礦井的增產或改擴建。3.2礦井生產能力及服務年限3.2.1礦井設計生產能力的確定礦井設計生產能力確定為0.9Mt/a。其主要理由如下：1井田構造及煤層煤層賦存狀況。本井田傾角為1°8°，平均為4°，產狀平直、穩(wěn)定。井田內幾乎沒有斷層，一般落差也不大，對煤層的破壞比較小。主采

44、煤層賦存穩(wěn)定、全區(qū)可采、塊段基本完整。煤層結構比較簡單，適合綜合機械化開采。2資源條件與勘探程度。本井田儲量豐富井田范圍內共獲得工業(yè)儲量92.15Mt，可采儲量60.97Mt。主采煤層屬于中厚煤層且穩(wěn)定，傾角平緩，適合綜合機械化開采。3本礦井主要開采煤層平均厚1.5-4.5m，煤層傾角1°8°，現有綜采設備可滿足本礦井煤層的開采條件。綜上所述，經過幾次補勘后，井田勘探程度較高資源可靠、儲量一般，開采機械化程度較高，煤層生產能力較大，具備實現高產高效礦井，及一井一面的生產需要。因此設計認為，為了充分利用煤炭資源和發(fā)揮投資效果，根據國家需要和能源發(fā)展政策及礦井地質，開采條件，以

45、及目前技術裝備水平和管理水平的實際情況，本礦井井型確定為0.9M t/a較合適。3.2.2礦井設計服務年限下面通過對設計煤層開采能力、輔助生產能力、儲量條件及安全條件等因素對井型加以校核。1、礦井開采能力校核煤層為中厚煤層，地質構造簡單，賦存較穩(wěn)定，根據現代化礦井高產高效,一井一面的發(fā)展模式，在布置一個綜采工作面的同時，具有一個準備工作面來保產。2、通風安全條件的校核本礦井煤塵不具有爆炸性，瓦斯含量低，屬于低瓦斯礦井，水文地質條件較簡單。用主井通風可以滿足通風的要求。本井田內存在的斷層，已經查到且不導水，不會影響采煤工作。所以各項安全條件均可以得到保證，不會影響礦井的設計生產能力。4、儲量條件

46、校核井田的設計生產能力應于礦井的可采儲量相適應，以保證礦井有足夠的服務年限。確定井型是要考慮備用系數的原因是因為礦井每個生產環(huán)節(jié)有一定的儲備能力，礦井達產后，產量迅速提高，局部地質條件變化，使儲量減少，有的礦井由于技術原因使采出率降低，從而減少儲量。為保證有合適的服務年限，確定井型時，必須考慮備用系數。但是礦井生產能力的確定，除了考慮客觀需要和礦井儲量之外還要必須根據本井田的煤層賦存條件、煤層生產能力、地質構造及機械化開采條件，進行全面的綜合分析，做到因地制宜。因為本井田儲量一般，主采煤層賦存條件簡單，較合適布置中型礦井，經校核后確定本礦井的設計生產能力為0.9M t/a。礦井的設計服務年限：

47、 (3.1) 式中：T服務年限ZK可采儲量ZG工業(yè)儲量P各種煤柱損失（防水煤柱、斷層煤柱、工廣煤住等）Q回采率A礦井年產量K礦井服務年限備用系數，取1.4那么，設計方案礦井服務年限4 井田開拓4.1井田開拓的基本問題井田開拓是指在井田范圍內，為了采煤，從地面向地下開拓一系列巷道進入煤體，建立礦井提升、運輸、通風、排水、和動力供應等生產系統(tǒng)。這些用于開拓的井下巷道的形式、位置、數目及相互聯(lián)系和配合稱為開拓方式。合理的開拓方式，需要對技術可行的幾種開拓方式進行技術經濟比較，才能確定。井田開拓主要研究如何布置開拓巷道問題，具體有下列幾個問題需要認真研究。1、正確的確定井筒的形式、數目和配置，合理選擇

48、井筒及工業(yè)場地的位置；2、合理確定開采水平的數目和位置；3、布置運輸、回風大巷，井底車場及其它硐室；4、正確劃分階段、帶區(qū)和采區(qū)，合理確定階段高度和開采水平的數目；5、正確確定礦井開采順序及其配采關系，做好采區(qū)和開采水平的接替，以保證礦井的均衡生產；6、礦井開拓延深、深部開拓及技術改造；7、確定礦井通風、運輸及供電系統(tǒng)。確定開拓問題，需要根據國家政策，綜合考慮地質、開采技術等諸多條件，經全面比較后才能確定合理的方案。在解決開拓問題時，應遵循下列原則：1、貫徹執(zhí)行國家有關煤炭工業(yè)的技術政策，為早出煤、出好煤高產高效創(chuàng)造條件。在保證生產可靠和安全的條件下減少開拓工程量，尤其是初期建設工程量，節(jié)約基

49、建投資，加快礦井建設。2、合理集中開拓部署，簡化生產系統(tǒng)，避免生產分散，做到合理集中生產。3、合理開發(fā)國家資源，減少煤炭損失。4、必須貫徹執(zhí)行煤礦安全生產的有關規(guī)定。要建立完善的通風、運輸、供電系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的生產條件，減少巷道維護量，使主要巷道經常保持良好狀態(tài)。5、要適應當前國家的技術水平和設備供應情況，并為采用新技術、新工藝、發(fā)展采煤機械化、綜掘機械化、自動化創(chuàng)造條件。6、根據用戶需要，應照顧到不同煤質、煤種的煤層分別開采，以及其它有益礦物的綜合開采。4.1.1確定井筒形式、數目、位置1、井筒形式的確定井筒形式可分為四種：立井開拓、斜井開拓、平硐開拓、綜合開拓。一般情況下，平硐最簡單，斜井

50、次之，立井最復雜。平峒開拓方式是在地形為山嶺的礦區(qū)，利用水平巷道作為主要井筒的一類開拓方式。適用于地形條件合適，煤層賦存較高的山嶺、丘陵或溝谷地區(qū)，且便于布置工業(yè)場地和引進鐵路，上山部分的儲量大致能滿足同類井型水平服務年限要求。斜井開拓方式是利用傾斜巷道作為主要井筒的一類開拓方式。適用于井田內煤層埋藏不深，表土層不厚，水文地質情況簡單，井筒不需要特殊法施工的緩斜和傾斜煤層。立井開拓方式是利用垂直巷道作為主、副井筒的一類開拓方式，在我國得到廣泛應用。適用于煤層賦存較深或沖擊層較厚；水文復雜，井筒需要用特殊方法施工，多水平開采的傾斜煤層；立井開拓的適應性很強，一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等自

51、然條件限制，技術上也比較可靠，當地質條件不利于平硐或斜井開拓時均采用立井開拓方式。綜合開拓方式是主要井筒用不同井筒形式進行開拓的方式。其目的是根據礦井環(huán)境、開采條件、設備供應情況，發(fā)揮利用不同井筒形式的優(yōu)勢，因地制宜的進行井筒形式的最佳組合，以適應礦井生產的需要。平硐開拓的優(yōu)點是：井下煤炭運輸不需要轉載即可由平硐直接外運，因而運輸環(huán)節(jié)和設備少、系統(tǒng)簡單、費用低;平硐地面工業(yè)設施簡單，不需結構復雜的井架、絞車房和硐口車場;無需在平硐內設水泵房、水倉等硐室，減少許多井巷工程，省去排水設備，排水費用大大減少預防井下水災較為有利;平硐施工條件較好，掘進速度快，可加快礦井建設;不留或少留工業(yè)場地煤柱，煤

52、柱損失少。平硐開拓的不足之處是受地形及埋藏條件限制，只有在地形條件合適，煤層賦存較高的山嶺、丘陵或溝谷地區(qū)，且便于布置工業(yè)場地和引進鐵路，上山部分的含量大致能滿足同類井型水平服務年限要求時，都應采用平硐開拓。斜井開拓與立井開拓相比井筒施工工藝、施工設備與工序比較簡單，掘進速度快，井筒施工單價低，初期投資少；地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井筒裝備、井底車場及硐室都比立井簡單，井筒延深施工方便，對生產干擾少，不易受底板含水層的威脅；主提升膠帶有相當大的提升能力，可滿足特大型礦井主提升的需要；斜井井筒可作為安全出口，井下一旦發(fā)生透水事故等，人員可迅速從井筒撤離。其缺點是：斜井井筒長，輔助提升能力小，提升深

53、度有限；通風路線長、阻力大，管線長度長；斜井井筒通過富含水層、流砂層施工技術復雜。對井田內煤層埋藏不深，表土層不厚，水文地質情況簡單，井筒不需特殊法施工的緩斜和傾斜煤層，一般可采用斜井開拓。立井開拓不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然條件的限制。在采深相同的條件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，對輔助提升特別有利，井筒通風斷面大，可滿足高瓦斯、煤與瓦斯突出礦井需風量的要求，且阻力小，對深井開拓更為有利;當表土層為富含水的沖積層、流砂層時，立井井筒比斜井容易施工;對地質構造和煤層產狀均特別復雜的井田，能兼顧井田淺部和深部不同產狀的煤層。立井開拓主要缺點是：井筒施工技術復雜，需用設備多

54、，要求有較高的技術水平，井筒裝備復雜，掘進慢，基本建設投資大。當井田的地形地質條件不利于采用平硐或斜井開拓進都可考慮采用立井開拓。對于煤層賦存較深或沖積層厚、水文地質情況比較復雜或多水平開采急斜煤層的礦井，一般都應采用立井開拓。對于傾斜長度大的井田，采用立井多水平開拓對較合理的兼顧淺部和深部的開采，也較為有利。本礦井煤層賦存深度一般，煤層底板等高線從565m725m，地面標高為1075m左右，設計井底標高在660m左右，這樣可使用立井開拓，井筒深度四百多米，斜井開拓井筒長一千多米，故采用斜井開拓不合理。本礦表土層有富含水石灰?guī)r層，水文地質情況較復雜。綜合考慮本礦條件，礦井開拓方式采用立井開拓方

55、式。開鑿主、副井筒井各一個，初期開鑿風井一個。2、井筒位置的確定井筒位置與井筒形式、用途有密切的聯(lián)系，井筒形式確定后，需要正確的選擇其位置。合理選擇井筒位置不僅能減少初期井巷工程量，縮短建井工期，減少占地面積，降低運輸費用，節(jié)省投資，而且對礦井迅速達產和正常生產接替，提高礦井技術經濟效益起著十分重要的作用。確定井筒位置應從以下幾方面考慮。井筒沿井田走向方向的有利位置本井田形狀比較對稱，呈現南北走向的單斜構造，儲量分布比較均勻，地質、水文條件簡單，為了減少井下運輸量，縮短通風網路，決定將井筒的位置設于礦井儲量中心，即井田中央。井筒沿井田傾斜方向的有利位置本井田在傾斜方向上標高從565m725m，初步設計采用單水平上下山開采，考慮到階段水平垂高或上下山斜長，故將井筒在傾斜方向上的位置放在665m標高附近。有利于礦井主、輔助運輸的井筒位置 由于本礦井走向長度較長，最長處達6238m，故相應的主要運輸大巷和輔助運輸大巷也相應較長，考慮到井筒兩冀的運輸大巷運輸的均衡性和有利于首