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韩魏煤矿120万t/a采矿专项初步设计

1. 井田概述和井田地质特征

1.1 矿区概述

1.1.1 井田地理位置和交通条件

• 韩魏煤矿位于山西省朔州市怀仁县城北33km处吴家窑镇，地理坐标：东经102°45′18″－102°46′15″，北纬41°53′42″－41°56′20″。应（县）－左（云）省道从井田北0.2km处通过，向南9km与208国道相连，在东北方向距山西省大同市市区109km，交通相较便利。详情见图1.1。

1.1.2 矿区的电力供应和水文简况

• 吴家窑镇区有一座3.5万千伏及以上的变电站，配备有两台主变压器。该变电站的综合电压合格率和供电可靠率均为100%。吴家窑镇位于海河流域，境内有大峪河和峙峰山河两条主要河道，总长为6.2千米。其中，大峪河是境内最大的河流，流经吴家窑、碗窑等村庄，全程长达6.2千米。

1.1.3 矿区的地形和气象

• 吴家窑镇的地理形势主要是东部偏高、西部偏低，位于碗窑村，海拔达1214米；而最低点是大峪河哈腰段，位于碗窑村东与大峪口村交界处，海拔仅311米。
• 吴家窑镇南边和山相靠近，北边则与左云相连接，属于是温带大陆性季风气候，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，春秋两季相对较短且风大干燥。

1.2 井田地质特征

1.2 井田地质特征

• 通过对之前资料显示，井田很大一部分处于裸露基岩状态。井田位于大同煤田的东南部，大同聚煤的向斜东南翼东南边缘地段。井田东部为倾向北西的单斜构造。下面是对地质构造的简述：

  • 石炭系中统（C2b）：是在峰峰组石灰岩的上面，在本组中夹杂着2至3层薄煤层，这些煤层通常不具稳定性，一般不适合采矿。该组岩层厚度在35至63米之间，平均厚度约为49米。

  • 石炭系上统太原组（C3t）: 厚度为83~103米左右，其它的平均厚度在93米。岩层是由于岩石通过海洋和陆地两者之间随着时间的沉淀形成的[9]。

  • 二叠系上统组（P2s）：本组的厚度在290至320米之间，大多数由砂岩、泥岩组成，由于时间慢慢沉积形成的。大部分岩层被裸露出来，仅仅少部分下部岩层得以保存[9]。

  • 第四系上更新统（Q3）：本覆组是一种覆盖在不同时代的新老地层之上的岩层，主要由红黄色冲积物、坡积物和砂砾石等组成；其厚度在1至12米之间，平均厚度为6；这种岩层主要分布于山坡和河谷两侧的较平地段[9]。

1.3 煤层的埋藏特征

1.3.1 煤层

• ㈠含煤性

• 我们可以观察知道再井田中可采煤层赋存在石炭系太原组中部，其中选取5号煤层。底层总厚度平均113.4m，含煤系数9.06%。

• ㈡可采煤层

• ⑴5号煤层：5号煤层处在太原组中部这一部分，煤层的厚度大约在5.58－6.12m之间，其厚度平均为5.85m，结构相对的简单明了且清晰，顶板主要是砂质泥岩组成，底板则是由泥岩组成。可采煤层特征如下表1-1。

表1-1 可采煤层特征

煤层号

煤层厚度

稳定性及可采性

顶底板岩性

最小～最大

平均

顶板 底板

5号煤层

5.58～6.12

5.85

全区稳定可采

砂质泥岩 泥岩

1.3.2 煤的性质

1.3.2.1 煤类及其分布规律

• 对井田内5号煤层进行研究，洗煤挥发7.13%～10.71%，胶质层Y为0（凝结），粘结指数为9～17，确定5号煤为贫瘦煤，牌号15[2]；

1.3.2.2 工业性能和化学性质

• 煤层的主要煤质特征详细见下表1-2。

表1-2 煤矿的工业解析表

煤层号

水分(%）

挥发分(%)

全硫Std(%)

焦煤

粘结指数

GR.I

煤类型

5号

原煤

1.08～3.37

2.34

21.3～25.53

23.41

0.37～1.23

0.55

4～6

5

5～14

8

PS12

浮煤

1.45～3.38

2.37

19.78～22.87

21.33

0.42～0.69

0.49

1.3.2.3 矿井瓦斯等级

• 瓦斯情况:韩魏煤矿的瓦斯绝对涌出量是在1.04m3/min左右，相对的涌出量是0.63m3/min。

2. 井田境界和资源/储量

2.1 井田境界

2.1 井田境界

• 我们对韩魏煤矿地质细致的勘查，确定可采煤层分为5号煤层。井田的地理坐标为东经102°45′18″－102°46′15″，北纬41°53′42″－41°56′20″。

2.2 储量

2.2.1 矿井地质资源量

• 5层煤煤层的平均厚度是5.85m，煤层的容重是1.45t/m3；5号层煤的厚度和容重符合开采要求。

2.2.2 矿井工业资源/储量

2.2.2.1 矿井工业资源/储量计算基础

• 工业资源/储量计算基础包括可采煤层的厚度、煤层容重以及井田面积。

2.2.2.2 矿井工业储量计算

• 储量计算公式：

  （2-1）

  式中：

  Zg-Mt；

  m-煤层平均厚度，m；

  r-t/m3；

  S-煤层水平面积，Km2；

  α-

  工业储量计算：

2.2.3 矿井设计储量

• ⑴井田境界留设煤柱损失量

• 计算公式：

  （2-2）

  p-边界煤柱损失量；

  L-边界长度，断层边界50m，人为边界28m；

  b-边界宽度，m；

  r-煤的容重；

  M-煤层平均厚度，m；

  西部边界断层：

  北部边界断层：

⑵井田的人为边界煤柱损失量

• 东部人为边界：

• 西部人为边界：

⑶断层煤柱损失量

• 井田的地质情况主要为单斜构造，并且井田的地层倾角不大，主要在8°左右，微小断层且不发育，矿井地质构造简单，不用留设断层煤柱。

⑷防水煤柱损失量

• 通过对矿井资料的分析，矿井的顶底板都比较的稳定，所处的状态也比较的良好，致密性方面也相对比较的完好，则无需留设防水煤柱[7]。

综上所述，煤柱损失总量计算如下；

矿井设计储量计算：

3. 矿井生产能力、服务年限和工作制度

3.1矿井设计生产能力和服务年限

3.1.1 矿井设计生产能力确定依据

• 矿井设计生产能力的确定需要综合考虑煤矿的地质条件、煤层厚度、矿井规模以及市场需求等因素。

3.1.2 矿井设计生产能力

• 韩魏煤矿的设计生产能力为1.2Mt/a。

3.1.3矿井服务年限

• 矿井服务年限的计算需要考虑矿井的设计生产能力、矿井储量和煤矿的开采技术条件。

3.1.4 井型核验

• 井型核验是为了确保矿井设计的合理性和可行性，需要对井型进行核验和调整。

3.2 矿井工作制度

3.2 矿井工作制度

• 矿井工作制度主要包括工作时间和休息时间，需要根据矿井的生产能力和市场需求来确定。

4. 井田开拓

4.1 井田概况

4.1 井田概况

• 井田概况主要包括井田的地理位置、地质条件、煤层分布等。

4.2 井筒形式、位置、数目的确定

4.2.1 井筒形式的确定

• 井筒形式的确定需要考虑煤矿的地质条件、煤层分布、矿井规模等因素。

4.2.2 井筒位置的确定

• 井筒位置的确定需要考虑煤矿的地理位置、交通条件、地形地貌等因素。

4.2.3 井筒数目及特征

• 井筒数目及特征需要根据矿井的生产能力和市场需求来确定。

4.3 开拓方案的比较

4.3.1 开拓方案详情

• 开拓方案详情包括双立井单水平上下山开拓方案、双立井双水平上下山开拓方案等。

4.3.2 开拓方案经济比较

• 开拓方案经济比较需要考虑煤矿的地质条件、煤层分布、矿井规模等因素。

4.3.3 确定开拓方案

• 确定开拓方案需要综合考虑煤矿的地质条件、煤层分布、矿井规模、市场需求等因素。

4.4 井底车场

4.4 井底车场

• 井底车场是矿井的重要设施之一，需要根据矿井的生产能力和市场需求来确定。

4.5 采区和采煤工作面配置

4.5.1 保证年产量同采采区数目

• 保证年产量同采