頁一般部分1礦區概述及井田地質特征1.1礦區概述1.1.1地理位置及交通條件肖家洼井田位于山西省興縣蔚汾鎮肖家洼村一帶，行政區劃屬興縣蔚汾鎮和奧家灣鄉管轄。地理坐標為：北緯：38°20′32″—38°26′10″；東經111°05′44″—111°13′10″。井田面積為60.338km2，其范圍由以下10個拐點坐標圈定：表1-1-1井田拐點坐標—覽表序號大地坐標國家6度帶LBXY1111°05′44″38°26′10″4255986.27319508343.0742111°10′00″38°26′10″4255995.10519514551.8763111°10′57″38°24′48″4253469.24019515939.3114111°12′38″38°24′48″4253474.46219518389.6495111°13′10″38°23′00″4250146.08819519173.9166111°11′44″38°23′00″4250141.39419517086.6277111°11′45″38°20′32″4245577.88919517120.5788111°09′56″38°20′47″4246035.23219514472.7369111°09′29″38°21′35″424751455810111°06′38″38°24′24″4252719.21419509656.662興縣國土面積為3165.3km2，總人口251622人（2000年），區內耕地貧瘠，人口稀少，主要農產品以豆類、谷類和玉米為主，一年一收，畜牧業不甚發達，勞動力有較大剩余。工業主要為煤炭和農副產品加工等，是當地的主要經濟來源。本井田內無生產礦井及小窯，在井田的北部現有五座生產礦井，分別是東坡煤礦、喬家溝煤礦、東南聯營煤礦、峁底煤礦及王家崖煤礦。東部有生產煤礦一座是南窯煤礦。肖家洼井田北距興縣縣城約1km左右。目前該地區有1座蔡家崖110kV變電站，另有6座35kV變電站。可作為礦井的供電電源。肖家洼井田交通以公路為主，距興縣縣城約5km左右，有簡易公路相通，經興縣城向西可達陜西省神木縣，向東可達太原，向南可達呂梁市。交通較為方便。

礦井交通位置詳見圖1-1-1。圖1-1-1礦井交通位置圖1.1.2地形地貌及水文情況井田位于呂梁中段西部，主要山梁走向南北向，地形復雜，切割強烈，溝谷多呈“V”字型，地勢東南高西北低，最高點位于本井田南東部邊界處標高為1320m左右，最低點位于本井田西北部水ZK0-1孔附近，標高為1010m左右，最大相對高差310m，屬中～高山區，為黃土剝蝕型地貌。井田內各溝谷中水流為季節性流水，雨季洪水較大，旱季則干涸，洪水總體上由南向北流出區外，匯入蔚汾河，最后注入黃河。主要溝谷有兩條，一條為馬尾溝，由東南至西北貫穿本井田中部，區內延伸長約12km，途經官莊、雙勝村、康家溝、肖家洼、郝家灣、高家坪；另一條為郭家圪臺溝，位于本井田東部，由南至北通過，途經郝家山、賀家圪臺、李家塔、區內延伸6km。1.1.3礦區氣候條件及地震情況本區屬溫帶大陸性季風氣候，四季分明，晝夜溫差大。冬季漫長寒冷少雪，春旱風大升溫較快，夏季短暫炎熱多雨，秋季涼爽天氣晴朗。據《興縣志》記載，年平均氣溫為8.1℃～12.8℃，一月份最冷，平均氣溫為-9.4℃，7月份最熱，平均氣溫為23.2℃；極端最低氣溫為-29.3℃（1958年1月16日），極端最高氣溫為38.4℃（1961年6月11日），年平均太陽總幅射為559080J/cm2。全年風向以東風為主，西風次之，歷年平均風速2.4m/s，最大風速可達20m/s。多年平均降雨量為625mm，年最大降雨量為844.6mm，降雨量分配極不均勻，多集中于每年6月下旬至9月上旬，占全年的66.2%。年平均蒸發量為2090.8mm，最大蒸發量為2541.0mm（1972年）。年平均無霜期為174d，初霜一般出現在9月26日至10月13日之間，終霜一般在翌年的4月3日至4月20日之間。最大凍土深度1300mm左右。本區最早記載的一次地震為1331年4月，地震波及全縣，爾后至2004年的600余年間共發生過地震40余次，其中破壞性地震5次，其強度為4.0～5.5級。本區基本地震烈度為Ⅶ度區，地震動峰值加速度為0.05g。1.2井田地質特征1.2.1地層本井田內地層大部分為新生界松散層覆蓋，基巖地層僅零星出露于溝谷底部。基巖地層主要由鉆孔揭露，層序由老到新依次有：奧陶系中統上馬家溝組（O2s）、峰峰組（O2f）、石炭系中統本溪組（C2b）、上統太原組（C3t）；二疊系下統山西組（P1s）及下石盒子組（P1x）、上統上石盒子組（P2s）、石千峰組（P2sh）；三疊系下統劉家溝組（T1l）；上第三系上新統（N2）；第四系中上更新統（Q2+Q3）及全新統（Q4）。具體見表1-2-1

表1-2-1地層特征表地層名稱代號厚度（m）主要巖石名稱界系統組新生界第四系全新統Q40～35砂、礫石層上更新統O30～189淡黃色亞粘土、砂礫石層中更新統O20-100淺黃色亞砂土、亞粘土第三系上新統N20～138深紅色粉砂質粘土、砂、礫石層中生界三疊系中統二馬營組1er438.10灰綠色中砂巖、粗砂巖、泥巖下統和尚溝組T2h201.70～220.40綠色泥巖、磚紅色細砂巖劉家溝組T1l390.60～450.50磚紅色中砂巖、粗砂巖、泥巖古生界二疊系上統石千峰組P2sh130.20～250.10細砂巖、中、粗粒砂巖、泥巖上石盒子組P2s330.00～450.00紫紅色泥巖、粘土巖、含礫粗砂巖下統下石盒子組P1x91.60～167.10紫紅色粘土巖、中、粗粒砂巖、泥巖山西組P1s40.00～83.00砂巖、砂質泥巖、粘土巖、灰巖、煤層石炭系上統太原組C3t80.00～150.00砂巖、泥巖、粘土巖、灰巖、煤層中統本溪組C2b19.00～46.00粉砂巖、粘土巖泥巖、灰巖、鋁土礦、煤線奧陶系中統峰峰組O2f70.00～110.00灰白色白云質灰巖、泥灰巖等上馬家溝組O2s400灰巖現將井田內地層由老到新分述如下：1、奧陶系中統上馬家溝組（O2s）區內地表未出露，僅有3個水文孔揭露，最大揭露厚度為87m，巖性為豹皮狀灰巖，夾薄層泥灰巖和白云質灰巖。2、奧陶系中統峰峰組（O2f）區內地表未出露，本次工作中有3個鉆孔揭露地層厚度87.05—94.47m，平均94.04m。下、中部為淺灰、灰白色角礫狀泥灰巖、碎屑灰巖，夾薄層白云質灰巖及鋁土質泥巖，含不穩定的近似層狀、透鏡體細晶石膏2—3層，厚1—7m，或為巨厚層狀的泥灰巖、灰巖與石膏層混生，并有纖維狀石膏脈充填于不規則的裂隙中，石膏脈寬5～50cm，統稱為石膏帶。上部為中厚—巨厚層狀灰白、深灰色微晶石灰巖、薄層狀黑灰色泥灰巖、白云質灰巖、角礫狀礫屑泥灰巖，局部夾薄層含鋁質泥巖。3、石炭系中統本溪組（C2b）與下伏峰峰組呈平行不整合接觸。據本次鉆探揭露資料該組厚度16.21～40.22m，平均29.88m。底部為山西式鐵礦，呈透鏡體—雞窩狀，厚度0～4.90m，一般為1m，其上為深灰、褐灰色鋁土礦（G層鋁土礦）及黃鐵礦。上部為灰黑色泥巖、砂質泥巖、深灰色鋁質泥巖、粉砂巖夾灰色中細粒石英砂巖、灰巖及煤線，含灰巖0～3層。4、石炭系上統太原組（C3t）自K1砂巖底至K7砂巖底，本次鉆探多揭露至13號煤層底部，結合以往資料，厚度92.86～139.83m，平均114.66m。與下伏本溪組整合接觸，為本井田主要含煤地層之一。下部由K1砂巖底至13號煤層頂，厚度為53.00m左右。底部K1砂巖為灰、灰白色細粒石英砂巖，含巖屑、白云母，含黃鐵礦及泥質包體，泥質及少量鈣質膠結，具交錯層理和緩波狀層理，厚度1.90～14.15m，平均5.50m。其上為一套灰、灰黑色細粒砂巖、粉砂巖、砂質泥巖、泥巖組成的碎屑巖段，偶夾不穩定的生物碎屑灰巖及薄層鋁質泥巖，含煤3～4層，其中13號煤層為全區可采的主要煤層。煤層頂板多為泥巖，底板為泥巖及炭質泥巖。13號煤層厚度9.00～11.00m，平均12.27m，為全區穩定可采的主采煤層。13號煤層下平均4.00m處為不可采的14號煤層，14號煤層0.00—1.61m，平均0.28m，煤層頂板多為泥巖，底板為泥巖，14號煤下3m左右為15號煤層，煤層厚0-0.48m。中部由13號煤層頂至L4灰巖頂，厚度平均為54.00m左右。巖性由3～5層深灰色生物屑泥晶（微晶）石灰巖夾深灰—灰黑色泥巖、砂質泥巖和少量薄層粉—細砂巖和煤層組成。本段所含煤層為零星可采的不穩定煤層9、10、11、12號層。9號煤層厚度0.00～1.65m，平均0.40m，為零星可采煤層。10號煤層厚度0.00～4.00m，平均0.50m，為零星不可采的煤層。11號煤層厚度0.00～0.83m，平均0.38m，為零星可采的煤層，12號煤層厚0-1.70m，平均0.50m，為零星可采煤層。上部由L4灰巖頂界至K7砂巖底，厚度平均6.00m左右。為深灰—黑灰色泥巖、砂質泥巖、粉砂巖，夾薄層鋁質粘土巖，偶夾薄煤線。5、二疊系下統山西組（P1s）與下伏石炭系上統太原組地層呈整合接觸關系，區內無出露，在本井田東部地層被剝蝕，往西全層賦存，其底界以淺灰色中厚層中～粗粒石英砂巖（K7北岔溝砂巖）與太原組分界。是本井田內另一主要含煤地層。自K7砂巖底至K8砂巖底，山西組全層厚度46.62～89.80m，平均厚度63.58m，與下伏太原組整合接觸，下部K7砂巖，巖性為深灰、砂質泥巖、粉砂巖或中細粒砂巖，厚度1.41-20.95m，平均6.46m，本組含煤4～9層。該組下部巖性為灰黑色泥巖、炭質泥巖，粉砂巖，砂質泥巖和煤層，泥巖中可見菱鐵礦結核；中上部為灰白、灰黃色中厚層狀長石石英砂巖，巖屑石英雜砂巖、石英砂巖、長石巖屑砂巖，灰黑色泥巖、砂質泥巖和煤層，砂巖中發育有平行層理和斜層理。本組主要含有2、3、4、5、6、7、8上、8、8下號共9層煤，為不穩定的不可采或零星可采煤層。6、二疊系下統下石盒子組（P1x）該組地層在本井田東部被剝蝕，西部全層賦存，自K8砂巖底至K10砂巖底，該組全層厚度94.60～152.52m，平均厚度110.34m。巖性為灰色、深灰色石英砂巖、長石石英砂巖、粉砂巖、砂質泥巖及泥巖，下部偶夾1～2層煤線。底部K8砂巖為灰白～深灰色中厚層狀中、粗粒長石石英砂巖，厚度1.00～21.05m，平均厚度5.79m。成分以石英為主，約70%以上（其中復晶石英為花崗巖石英、燧石及片巖型石英）；長石占14～25%（鉀長石及斜長石，多粘土化及絹云母化）；巖屑5～14%，主要為蝕邊火山巖、片巖及粘土巖；含云母，偶見綠泥石、重礦物鋯石、電氣石。向上為灰色、綠灰色中、細粒巖屑石英砂巖、長石石英砂巖與深灰～黑灰色泥巖、砂質泥巖互層。上部為灰綠色細～粗粒長石石英雜砂巖夾灰～灰綠色砂質泥巖、泥巖，頂部為一層灰白～淺灰色鋁質泥巖（桃花泥巖），富含鐵質粒及結核，露頭上常呈網格狀褐紅色褐鐵礦細脈，可做為上、下石盒子組分界的輔助標志。7、二疊系上統上石盒子組（P2s）該組地層地表無出露，主要賦存于本井田中西部，自K10砂巖底至K12砂巖底，全層厚度378.53～442.30m，平均厚度410.69m。主要由灰色、灰綠色、灰紫色、紫紅色、紫色砂巖、砂質泥巖、泥巖組成，由上而下紫色色調漸濃。下部主要為灰綠色、灰白色砂巖、粉砂巖與雜色、深灰色及紫紅色泥巖、砂質泥巖互層，以砂巖為主，底為砂巖K10厚1.25～23.57m，平均10.06m，為灰～灰白色厚層狀中粗粒長石石英砂巖，石英占70%，其中復晶石英主要為花崗巖型、片麻巖型、燧石及石英巖；長石可達18%，以斜長石為主，部分粘土化、絹云母化及碳酸鹽化；巖屑可達12%，主要為蝕變火山巖、片巖及花崗巖，含云母，其中礦物有鋯石、磷灰石、角閃石等；雜基可達20%，主要是高嶺石、水云母；底部含礫。孔隙式膠結，碎屑顆粒多呈點～線接觸。中下部主要為紫紅色砂質泥巖夾灰色、綠灰色砂巖及灰黑色泥巖，以紫紅色為主色調。砂質泥巖多呈團塊狀，水平層理發育，夾泥巖條帶，層面上有云母片；砂巖橫向不穩定，石英成分占60～80%，長石占12～30%，巖屑占5～10%，雜基5～16%。底界砂巖為黃綠色厚層狀粗～中粒巖屑長石石英砂巖，石英占60%，長石占28%，巖屑占12%，雜基約占17%，膠結物為方解石、綠泥石及鐵質，約占6%，局部含礫。上部以紫紅、藍灰色泥巖、砂質泥巖為主，夾灰色、灰綠色砂巖，有燧石條帶。底砂巖K7厚度2.39～1.52m，平均6.83m，為淺灰或灰綠色厚層狀含礫粗—中粒長石石英砂巖，石英成分占70～80%，長石占1～18%，巖屑占8～12%，復晶石英以花崗巖型為主，長石以鉀長石及斜長石為主，含黑云母，雜基（10～18%）以高嶺石為主，少量為水云母，孔隙式膠結。礫石成分為石英巖及燧石。中上部含結核狀錳鐵質砂巖。8、二疊系上統石千峰組（P2sh）該組地層在本井田中部溝谷底部兩側有零星出露，東部被剝蝕，西部全層賦存，該組厚度148.68～229.40m，平均171.50m。巖性為上部紫紅色、磚紅色泥巖為主，夾薄層砂巖及鈣質結核；下部為砂巖與泥巖互層，底部為長石砂巖，常含極不穩定的燧石條帶。底部以K14砂巖為界與下伏地層整合接觸。9、三疊系下統劉家溝組（T1l）本組地層在勘查東部均被剝蝕，在西部局部賦存，在溝谷底部兩側有零星出露，該區賦存厚度為0-350.30m，巖性主要為紫紅色，淺紅色細砂巖。10、上第三系上新統保德組（N2b）井田內廣泛分布于沖溝兩側，厚度0～123.50m，平均52.00m，與下伏地層呈角度不整合接觸；底部為砂礫巖層，礫石成分以砂巖為主；其上為棕紫色、棕紅色及黃色粘土、砂質粘土、鈣質粘土夾砂礫石層，含大量鈣質結核。11、第四系中更新統（Q2）主要分布于本井田中部大的河谷兩側，形成Ⅱ級階地。主要由淺黃色砂土、細砂土、亞砂土組成，底部多有礫石層。厚0-78m。12、第四系上更新統（Q3）廣泛分布于黃土梁、峁、垣頂部；厚度0～35.00m；與下伏中更新統呈平行不整合接觸；由淺灰黃、淺黃、棕黃色砂質粘土、粉砂土、亞砂土組成，顆粒均勻，結構疏松，具大孔隙，無層理，垂直節理發育，常形成黃土陡壁。13、第四系全新統（Q4）主要分布于河谷谷底。與下伏地層呈角度不整合接觸。為近代河流沖積層。由不同時代的砂、礫、泥質巖屑組成，一般厚度0～20m左右，富水性較強。1.2.2井田構造本井田地層走向北偏西，傾向西南，總體為一向西南傾斜的單斜構造，傾角為5～28°，僅在第10勘探線的ZK10-1、ZK10-2之間小范圍內傾角達28°，其它絕大部分區域傾角為5～14°之間。未發現斷層及陷落柱等構造，局部有極寬緩的波狀起伏。總體來說，本井田構造為簡單類型。1.3井田水文地質井田為低山黃土丘陵區，大部分面積被上更新統黃土覆蓋，石炭、二疊系地層僅在溝谷中出露。蔚汾河是與本井田關系密切的主要河流，它從東到西橫穿本井田北部，區內有兩條溝谷均為蔚汾河支流，屬季節性河流，平時干枯無水，只在大雨過后才有洪流通過。1.3.1井田主要含水層現根據收集有關資料對礦區各含水層做一簡單評述。（1）奧陶系巖溶水含水層奧陶系石灰巖從本井田東邊開始全部傾沒于石炭二疊系地層之下。本次施工的三個水文孔由于水位過深，對上馬家溝組主要含水層均未做抽水試驗，只觀測了水位，峰峰組和上馬家溝組巖溶水水位標高ZK7-4為876.368m，ZK12-2為888.511m，收集的興縣2號供水井水位標高為863.075m，縣城北部黃輝頭鋁土礦區ZK80-30水文孔水位標高857.90m，據以上四孔水位資料畫出了區域巖溶水等水壓線，區內巖溶水水位標高在862～900m之間。本次施工的ZK10-5水文孔，對峰峰組含水層做了抽水試驗，該孔揭露奧陶系灰巖107.36m，底部為上馬家溝組頂部泥灰巖，該段含水層厚8.49m，水位埋深220.40m，水位標高+940.105m，經抽水試驗，降深0.62m，鉆孔單位涌水量0.91l/s.m，屬中等富水含水層。該段含水層雖富水性較弱，但水頭高出上馬家溝組含水層50m左右，對開采煤層的影響還值得進一步研究。據本井田北部斜溝井田0204孔抽水資料：孔深357.00m到峰峰組底部時，已有22m且富水性較好的含水層，水位埋深111.28m，水位標高847.918m。經抽水試驗，降深0.56m，出水量485.57m3/d，單位涌水量10.04L/d·m，水質類型為HCO3·Cl～Ca·Na型，礦化度0.64g/L。0204孔最終孔深585.18m，揭穿奧陶系灰巖310.06m，進入上馬家溝地層225.75m，含水層厚46m，水位標高847.098m，鉆孔單位涌水量可達24.79L/s·m。屬極強富水含水層，水質類型為HCO3·SO4—Ga·Mg型，礦化度0.38g/L。（2）石炭系太原組碎屑巖夾碳酸巖類裂隙含水層本組地層在區內全為埋藏型，含水層主要是砂巖裂隙。根據三個水文孔揭露，太原組地層僅有一層薄層灰巖，且巖溶裂隙極不發育，含水層以中、細砂巖為主，含水層ZK12-2孔最厚為22.25m，其他孔均在18m左右。ZK7-4孔抽水結果鉆孔單位涌水量為0.0045L/s·m，水位標高+1099.978m，ZK10-5孔抽水結果鉆孔單位涌水量為0.0042L/s·m，水位標高+1072.085m，屬弱富水含水層，ZK12-2孔單位涌水量為0.00293L/s·m，水位標高+1100.411m，均屬弱富水含水層。通過上述資料可以看出該含水層在礦區東部淺埋區，補給條件好的部位富水性較好，否則富水性相對較弱。該含水層水質類型為HCO3·Cl～Na型或SO4·HCO3—Na·Mg·Ga型。礦化度0.68～0.77g/l。（3）二疊系下統下石盒子組與山西組砂巖裂隙含水層山西組地層在區內未見有出露，含水層以中、粗粒砂巖為主，下石盒子組地層在黃家溝溝中見有出露，含水層主要為中、粗粒砂巖，根據ZK7-4水文孔抽水試驗資料，該組含水層厚18.85m，鉆孔單位涌水量0.002157L/s·m，屬弱富水含水層，水位標高1117.718m，滲透系數0.01046m/d，影響半徑43.71m，水質類型為SO4·HCO3—Na·Ga型，礦化度0.66g/L。（4）二疊系上統上石盒子組、石千峰組砂巖裂隙含水層。該三組地層在本井田中東部多被剝蝕，僅在該區中西部溝谷中見有出露。該組含水層以砂巖裂隙含水層為主，3個水文孔均未揭露該地層，無抽水試驗資料，據區域泉井調查分析，單泉流量均小于1L/s，最大的單泉流量為0.23L/s，屬弱富水含水層，水質類型多為HCO3·SO4-Na·Ga·Mg型，礦化度0.58g/l。（5）上第三系、第四系孔隙含水層上第三系上新統分布在溝谷兩側和溝頂的基巖頂面上，含水層以礫石為主，厚度不穩定，泉流量＜0.1L/s，屬弱富水含水層。水質類型為HCO3-Na型，礦化度0.47g/l，水質較好，局部礫石層較厚，當鉆孔鉆至這一層位時，泥漿漏失嚴重，富水性較好。第四系全新統分布在馬尾溝和郭家圪臺溝兩條溝谷中，含水層為現代沖洪積砂礫石層，單井出水量可達5～40m3/d，屬中等富水含水層。水質類型為HCO3—Ga·Mg型，礦化度0.39g/l，水質較好。1.3.2井田主要隔水層1、山西組以上泥巖隔水層太原組13號煤層以上到8號煤層之間有一套以泥巖為主的地層，厚25.56～45.63m，平均厚33.60m，區內沉積連續穩定，是山西組8號煤與太原組13號煤層之間較好的隔水層。2、石炭系本溪組泥巖和太原組13號煤下至本溪組間的泥巖隔水層。本溪組地層為一套泥巖、粘土巖、鐵鋁巖為主的地層，夾薄層灰巖和砂巖，砂巖一般為泥質膠結，隔水性很好。根據區內3個水文鉆孔統計，本溪組地層平均厚33.81m，太原組13號煤下至本溪組頂面也是一套以炭質泥巖為主的地層，平均厚37.04m，從13號煤底板至奧灰巖頂面平均厚70.85m，該段地層隔水性很好，是13號煤層和奧陶系地層之間重要的隔水層。3、井田地下水的補給、逕流、排泄條件奧陶系巖溶水的補給主要是基巖裸露區大氣降水和地表水的入滲補給，井田屬區域巖溶水逕流區，巖溶水由南東向北西運移，最終排向保德縣天橋黃河峽谷中，根據本次施工的ZK7-4和ZK12-2兩個水文孔和本次收集的興縣城2號供水井資料，畫出的巖溶水等水壓線圖可以看出礦區內巖溶水水位標高在862～910m之間。石炭系和二疊系砂巖裂隙水，在裸露區接受大氣降水和季節性河流補給后，順巖層傾斜方向運移。上部含水層在溝谷中以侵蝕下降泉的形式排泄；下部含水層順層向西排出井田外，現采煤礦的礦坑排水和民井開采是其主要的排泄方式。第三系和第四系孔隙水的補給除大氣降水的垂直入滲補給外，有地表水的入滲補給和較高基巖裂隙水的側向補給。地下水的流向大致與地表水一致，排泄方式除蒸發和以泉的形式排泄外主要是人工開采。4、構造對井田水文地質條件的影響本井田受區域構造的控制，呈單斜構造，未發現其它構造形跡，但是隨著地下煤層的開采，對地應力的進一步破壞，有利于促使斷層以及其它構造的發生與發展，區內大部分煤層屬巖溶水帶壓開采煤層，一旦有導水斷層溝通，巖溶水就會侵入含煤地層和礦井，造成淹井事故。因此，特別要重視對斷層、陷落柱以及其它構造的發現和研究，防止淹礦事故的發生。5、地下水動態據勘探報告，區內一般民井和泉水均受季節變化的影響，雨季水量增大，旱季水量減小。根據山西省地質調查院2003年編寫的《晉陜蒙接壤地區巖溶地下水勘察報告》資料，巖溶水逕流區受當年降雨影響明顯，10月至11月份是巖溶水高水位期，7月至9月份是巖溶水低水位期，滯后補給3～4個月，由于礦區巖溶水接近補給區，滯后補給時間相對較短。1.3.3充水因素分析1、充水因素分析開采13號煤的礦井，礦坑水也是來自豎井和斜井井壁和松散層與基巖接觸部位及頂板上覆層間水，底板沒有滲水。含水層主要是頂板砂巖裂隙，通過頂板冒落裂隙滲入礦井，礦井涌水量一般都小于500m3/d，屬涌水量小的礦井。2、礦床水文地質勘探類型綜合充水因素分析，主采13號煤的直接充水含水層也主要以砂巖裂隙含水層為主，在13號煤底板等高線910m以東，屬巖溶水非帶壓開采地段，充水因素以砂巖裂隙含水層為主，但該段煤層頂板裂隙發育，煤層埋藏淺，頂板含水層與基巖風化裂隙含水層聯系密切，補給條件亦好，根據本次ZK10-5水文孔抽水試驗資料，鉆孔單位涌水量為0.0113L/s·m，因此礦床水文地質類型定為二類二型。在13號煤底板等高線+60m以西奧灰水的突水系數大于0.15MPa/m，有突水的危險性，因此13號煤的水文地質勘探類型在13號煤+60m底板等高線以東到910m間定為三類一型至二型，在60m底板等高線以西定為三類三型。1.3.4井筒和礦井涌水量計算井筒和礦井涌水量均采用大井疏干法進行了計算，計算公式采用承壓轉無壓公式Q=1.366K(2HM-M2-h02)/log(R0/r)式中：Q—預計井筒和礦井涌水量（m3/d）K—滲透系數（m/d）H—含水層底板以上水頭高度（m）M—含水層厚度（m）h0—“大井”中水頭高度，疏干后h0=0（m）R0—“大井”影響半徑，R0=R+r0(m)R--10s√Kr0—“大井”半徑r0=√F/π（m）F—坑道計算面積（m2）經計算一個采區13號煤的礦井涌水量為1.85×103m3/d，應為最大礦井涌水量。一個采區的正常涌水量應比照鄰近現采煤礦的礦井涌水量400m3/d使用。上述計算結果，利用單孔抽水試驗求取的滲透系數，用大井法計算的礦井涌水量，礦井涌水量屬D級精度，誤差大體在70%以內，但由于計算的涌水量數值較小，所以計算結果可以滿足設計需要。

表1-3-1礦井涌水量計算表參數項目煤層號坑道開采面積（m2）滲透系K（m/d）高度H（m）厚度（m）“大井”影響半R（m）“大井”半徑r（m）涌水量（m3/d）井筒涌水量80.043440.8114.4691840.3×103礦井涌水量812500000.043440.8114.4615486301.89×1031312500000.02523574.8518.3115436301.85×103依據地質勘探報告資料，本次設計礦井正常涌水量取170m3/h，最大涌水量取255m3/h。1.4煤層特征煤層分布井田內含煤地層主要為石炭系上統太原組（C3t）和二疊系下統山西組（P1s），下石盒子組（P1x）和本溪組（C2b）偶爾發育1-2層薄煤層。山西組和太原組共含煤16層，自上而下分別為山西組的2、3、4、5、6、7、8上、8、8下號煤層和太原組的9、10、11、12、13、14、15號煤層。山西組和太原組累計厚度平均178.24m。含煤16層，煤層累計厚度平均19.38m，含煤系數為10.9%。見煤層發育特征表1-4-1：

表1-4-1煤層特征表煤組組厚度（m）含煤系數（%）層號煤層厚度（m）層間距（m）采點可采點滅點蝕點結構穩定性可采系數（%）可采性山西組46.62-89.8063.588.620-0.720.02115811簡單不穩定1.6不可采5.66-53.855.7630-0.550.05085211簡單不穩定0不可采1.29-11.586.4540-2.910.2151929簡單不穩定12不可采3.50-32.238.1050-1.480.301420289簡單不穩定18零星可采1.82-14.166.6460-1.550.25382238簡單不穩定10不可采1.51-21.4410.0970-1.520.371124288簡單不穩定17零星可采2.35-14.186.358上0-1.430.19115487簡單不穩定16零星可采0.72-7.601.7980-6.050.1854827簡單不穩定14不可采0.99-6.452.788下0-2.370.12137447簡單不穩定17零星可采5.37-12.9410.46太原組92.86-139.83114.6690-1.650.17924317簡單不穩定14零星可采6.50-32.5316.4194.1100-4.000.46843155簡單不穩定12零星可采1.13-15.497.05110-0.830.31343223簡單不穩定4零星可采3.98-10.556.03120-1.700.301611432簡單不穩定23零星可采4.40-32.4221.47137.00-9.008.0070001簡單-復雜穩定100全區可采0.85-12.804.01140-1.610.25825371簡單不穩定11零星可采1.52-4.662.89150-0.580.0105651簡單不穩定0不可采

本井田內的可采煤層主要太原組的13號煤層。敘述如下：一、13號煤層位于太原組下部，本次共揭露該層位70點，均見該煤層，且均可采，僅東部ZK11-7孔被剝蝕。該煤層為全區可采煤層，上距8號煤層52.10～82.40m，平均70.30m，下距K1砂巖20.17～34.29m，平均34.67m。煤層厚度為7.00～9.00m，平均8.00m，為結構簡單—復雜層位穩定的全區可采煤層，是勘探區內的主采煤層。可知煤層厚度在勘探區內厚度變化不大，均處于7～9m之間。含夾矸0～10層，一般為0～3層，夾矸厚度為0.16～1.60m，一般為0.16～0.48m，其頂板巖性為砂質泥巖和泥巖，老頂為中粗粒砂巖，常見炭質泥巖偽頂；底板巖性為泥巖和砂質泥巖，有時為粉砂巖或泥灰巖，普遍存在著炭質泥巖偽底。13號煤層井田內含煤面積為56.7km2，占整個井田面積的99%。13號煤層大部分傾角為6～15°，在勘探線8～13之間礦井西南部部分區域煤層傾角大于15°，屬緩傾斜煤層。1.5煤質1.5.1煤的物理性質井田內各煤層的物理性質基本相同，表現為黑色或棕黑色，條痕為深黑色或褐黑色，瀝青光澤～玻璃光澤，硬度一般為2～3，內生裂隙相對較發育，但有一定韌性，參差狀、貝殼狀斷口。視密度為1.35～1.50t/m3。真密度比視密度稍大。各煤層視密度采用的平均值見表1-5-1。表1-5-1各煤層視密度平均值統計表煤層號13平均視密度(t/m3)1.401.5.2煤巖特征（1）宏觀煤巖特征各主要煤層的宏觀煤巖特征極為相近，宏觀煤巖組分以亮煤為主，次為暗煤、鏡煤，局部可見有絲炭，宏觀煤巖類型主要為半亮型和半暗型，光亮型次之，少量的暗淡型。煤層主要為條帶狀、線理狀結構，少見均一狀結構；主要為層狀構造，其次為塊狀構造，太原組各煤層可見星散狀或團塊狀黃鐵礦結核。（2）顯微煤巖特征在施工鉆孔的煤芯煤樣中有選擇的采取了煤巖煤樣，對4、6、8、13號煤層進行了顯微煤巖鑒定（見表1-5-2）：表1-5-2顯微組分定量統計表煤層號去礦物基（%）含礦物基（%）備注鏡質組惰質組殼質組鏡質組惰質組殼質組粘土礦物硫化鐵類碳酸鹽類氧化硅類1369.126.04.961.123.01.258.367.528.24.360.82.31.0煤的化學性質和工藝性能井田內各主采煤層的化學組成及工藝性能見表（表1-5-3）表1-5-3主采煤層煤的化學組成綜合成果一覽表煤層編號分析煤類工業分析（%）全硫St.d(%)磷Pd(%)元素分析(%)粘結指數GR.I發熱量(MJ/kg)MadAdVdafCdafHdafNdafOdafQgr.vdQnet.ad13原煤0.12-1.600.99（61）12.04-39.8918.91（61）31.6-37.9234.84（61）0.31-2.851.07（61）0.002-0.1430.023（38）78.90-84.0982.20（22）2.54-7.084.90（61）1.06-1.711.48（22）8.45-17.9111.31（21）18.67-31.7526.78(61)17.48-31.1725.15(61)精煤0.10-2.100.769（61）0.49-11.487.32（61）29.15-38.9133.81（61）0.39-2.360.97（61）0.005-0.1740.025（40）79.15-85.4783.73（17）3.19-5.565.03（54）1.29-1.751.47（17）7.44-11.818.93(16)24-9355(61)25.35-33.2631.48(61)28.72-32.8630.88(61)1.5.4煤的分類勘探報告中利用施工的鉆孔煤芯樣測試結果，依據《中國煤炭分類國家標準》(GB5751—86)確定煤類，依據所測試出的浮煤揮發份和粘結指數，13號煤層煤類確定主要為氣煤和1/3焦煤，有一部分為弱粘煤、1/2中粘煤。13號煤層全區以氣煤和1/3焦煤為主，其次為1/2中粘煤，少量弱粘煤。平面上分布為東北部為1/3焦煤，中部為氣煤，再向東依次為1/2中粘煤和弱粘煤，即深部變質程度較高，向東淺部變質程度逐漸降低。1.5.5煤的工業用途評價13號煤層以低中灰煤為主、其次為低灰分煤，少量高灰和特低灰煤，以中硫和低硫煤為主、其次為特低硫分煤，特低-高磷分的氣煤和1/3焦煤，少數為1/2中粘煤、弱粘煤。精煤回收率為良等。發熱量為屬低～特高熱值煤。主要為高熱值煤根據GB/T7562-87《發電煤粉鍋爐用煤質量》和GB/T9143-88《常壓固定床煤氣發生爐用煤質量標準》等規范的有關標準要求，可用作發電用煤和氣化用煤，同時經洗選后可用作煉焦（配）煤。1.6其它開采技術條件1.6.1頂底板本井田內主采煤層為太原組13號煤層，從鉆孔揭露的地層結構看，13號煤的直接頂板以砂質泥巖為主，局部為砂巖。以ZK7-4孔資料分析，抗拉強度平均為2.9MPa，抗壓強度平均為79MPa，頂板基本穩定。13號煤底板多為泥巖，在遇水作用下有底鼓現象。礦區地層以碎屑巖為主，層狀結構，地形地貌條件簡單，地形有利于自然排水，地層巖性單一，構造簡單，局部地段有礦山工程地質問題的可能性，因此礦山工程勘探類型定為第三類簡單～中等型。1.6.2瓦斯13號煤層瓦斯含量為0.33～7.42ml/g，平均為1.52ml/g；瓦斯成分中以N2含量為主，其次為CH4，少量CO2，CH4含量為0.07～1.62ml/g，平均為0.51ml/g；甲烷成分占瓦斯成分的1.17～95.51%，平均為28.33%，屬氮氣～沼氣煤帶。各煤層瓦斯均屬于低瓦斯，太原組煤層甲烷含量相對來說高于上部山西組各煤層。說明太原組各煤層的圍巖條件略好于山西組各煤層。從瓦斯成分測定結果知：各煤層瓦斯成分以氮氣為主，其次為甲烷，二氧化碳和重烴含量甚微，特別是重烴大都檢測不到。垂向上隨著煤層埋藏深度的增加氮氣含量略有減少，二氧化碳有所增加。根據所測煤層瓦斯成分，本區瓦斯分帶可劃為：二氧化碳氮氣帶和氮氣～沼氣帶，以前者占大多數。勘探區地質構造特征為一走向近南北，傾向西的單斜，局部略有緩波伏起伏變化，從而對瓦斯的含量分布也存在著一定的影響。一般而言沿地層傾向同一煤層的瓦斯含量隨著埋深增大而增大，不同煤層垂向上也有著同樣的變化規律，一般而言上部煤層甲烷含量低于下部煤層。煤層瓦斯含量試驗結果統計表見表1-6-2。綜上所述，本區各可采煤層為低瓦斯，遠低于《煤層氣資源/儲量勘探規范》中規定的標準，全區甲烷平均含量小于4m3/t，暫無開采價值；但煤層埋藏深度是控制瓦斯含量的一個主要因素。這是由于隨煤層埋藏深度增大，煤層本身及圍巖的透氣性降低，使得煤層中瓦斯難以往外運移、排放，從而有利于瓦斯的富集和保存。因此，今后在開采過程中，瓦斯將成為危害井下安全生產的一個主導因素，應引起設計和生產部門的高度重視；同時生產部門應加強井下的通風和瓦斯監測工作。表1-6-2煤層瓦斯含量試驗結果統計表煤層號孔號原氣含量(ml/g)自然瓦斯成份(%)CH4CO2C2-C8N2合計CH4CO2C2-C8N213ZK1-10.560.811.3757.0242.98ZK3-20.570.160.481.2139.0016.2844.72ZK4-51.6210.134.677.4221.7831.8646.36ZK5-40.190.060.730.9813.485.0581.47ZK7-21.190.260.0400.962.4541.8316.220.77041.18ZK7-30.530.080.731.3447.606.0746.33ZK7-41.020.030.761.8144.280.7954.93ZK8-10.250.020.140.4158.084.3037.62ZK8-30.140.050.140.339.5922.7967.62ZK8-60.3042.3615.5882.06ZK9-91.7711.4619.9068.64ZK10-10.180.070.340.5918.6812.3468.98ZK10-10.070.071.0595.38ZK10-40.380.020.751.1524.031.9274.05ZK10-50.390.050.030.581.0521.865.353.6169.18ZK11-21.220.010.191.4295.511.193.30ZK11-40.160.010.090.290.5517.971.9423.6256.47ZK11-30.851.7217.2281.06ZK12-20.800.070.621.5433.705.1861.12ZK12-40.230.051.071.355.473.8290.71平均0.510.140.050.871.5228.339.569.3360.711.6.3煤塵表1-6-3煤塵爆炸性測試成果表煤層號鉆孔號火焰長度(mm)抑制煤塵爆炸最低巖粉用量(%)爆炸性備注13ZK7-66065有27065有ZK11-411070有6060有6065有ZK11-8>40075有37075有ZK12-216070有4060有11070有區內各可采煤層均具有煤塵爆炸性。1.6.4煤的自燃1、煤的燃點13號煤層還原溫度（T1）為364-392℃，平均384℃，原樣（T2）為331-388℃，平均360℃，氧化（T3）為306-350℃，平均327℃。2、煤的自燃傾向性

表1-6-4煤的自燃傾向性測試成果表煤層號鉆孔號吸氧量(cm3/g)自燃傾向性等級自燃傾向性13ZK7-60.68Ⅱ自燃0.71Ⅰ容易自燃ZK11-40.54Ⅱ自燃0.62Ⅱ自燃0.69Ⅱ自燃ZK11-80.55Ⅱ自燃0.53Ⅱ自燃ZK12-20.71Ⅰ容易自燃0.72Ⅰ容易自燃0.68Ⅱ自燃1.6.5地溫井溫測量在ZK4-1、ZK6-3兩個鉆孔中進行，ZK4-1號孔地溫梯度：1.26℃/百米，ZK6-3號孔地溫梯度：1.09℃/百米。地溫梯度均小于3℃/百米，本區是地溫正常區。

2井田境界和儲量2.1井田境界肖家洼井田位于山西省興縣蔚汾鎮肖家洼村一帶，行政區劃屬興縣蔚汾鎮和奧家灣鄉管轄。井田范圍由以下10個拐點坐標組成，詳見表2-1-1。表2-1-1井田拐點坐標—覽表序號大地坐標國家6度帶LBXY1111°05′44″38°26′10″4255986.27319508343.0742111°10′00″38°26′10″4255995.10519514551.8763111°10′57″38°24′48″4253469.24019515939.3114111°12′38″38°24′48″4253474.46219518389.6495111°13′10″38°23′00″4250146.08819519173.9166111°11′44″38°23′00″4250141.39419517086.6277111°11′45″38°20′32″4245577.88919517120.5788111°09′56″38°20′47″4246035.23219514472.7369111°09′29″38°21′35″424751455810111°06′38″38°24′24″4252719.21419509656.662井田走向為南北方向，傾向為東西方向，走向長3.3～12km，傾斜長度2.6～8.5km，平均傾斜長度為5.8km，井田水平面積為60.338km2。隨著以后勘探的井田區域擴大，井田的開采范圍可能擴大。具體見圖2-1-1。

圖2-1-1井田賦存狀況示意圖2.2礦井資源/儲量計算2.2.1礦井地質資源量根據《山西省河東煤田興縣肖家洼勘查區煤炭勘探報告》礦產資源儲量評審意見書（國土資礦評儲字【2009】62號文件），本井田勘探報告最終通過評審，對井田內13煤進行了資源儲量估算，計算工業指標如下：氣煤及1/3焦煤的指標為：煤層最低可采厚度為：0.70m原煤最高灰分Ad為：40%原煤最高硫分St·d為：3%1/2中粘煤、弱粘煤的估算指標為：煤層最低可采厚度為：0.80m原煤最高灰分Ad為：40%原煤最高硫分St·d為：3%原煤發熱量Qgr.v.d最低為:17MJ/kg13煤層特征見表2-2-1。表2-2-113煤層特征見表煤層平均厚度可采程度容重平均傾角13煤8m全區可采1.40t/m312°礦井地質儲量按下面公式計算：式中Z——礦井地質儲量，tS——煤層水平面積，m2m——煤層平均厚度，mγ——煤層的容重，1.40t/m3——煤層的平均傾角，°Z=8m×1.40t/m3×59458600m2/cos12°=680.8Mt2.2.2礦井工業資源/儲量在礦井地質資源量中，60%探明的，30%控制的，10%推斷的。根據煤層厚度和煤質，在探明的和控制的資源量中，70%的是經濟的基礎儲量，30%的是邊際經濟的基礎儲量，則礦井工業資源/儲量由式計算。礦井工業資源/儲量按下式計算：礦井工業資源/儲量＝Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+Z333×kk—可信度系數。本礦井煤層地質構造簡單、煤層賦存較穩定取k為0.85。因此本礦的礦井工業資源/儲量為： 礦井工業資源/儲量＝Z111b+Z122b+Z2M11+Z2M22+Z333×k=670.6Mt2.2.3礦井設計資源/儲量礦井設計資源/儲量為礦井工業資源/儲量減去設計計算的斷層、露頭防水煤柱、井田境界煤柱等永久煤柱損失量后的資源/儲量。經計算永久煤柱總計為14.07Mt，礦井設計資源/儲量為655.5Mt。詳見表2-2-2。表2-2-2礦井設計資源/儲量計算結果表單位：Mt煤層礦井工業資源量永久煤柱損失礦井設計資源/儲量井田邊界煤柱斷層煤柱露頭煤柱小計13煤670.67.846.2314.076礦井可采儲量礦井設計可采儲量式中 ——礦井設計可采儲量； ——工業場地和主要井巷煤柱損失量之和，按礦井設計資源/儲量的2%算； C——采區采出率，厚煤層不小于75%；中厚煤層不小于80%；薄煤層不小于85%。此處取0.75。則：482.53（Mt）2.3安全煤柱及開采損失1、井田境界煤柱井田境界留設20m煤柱。2、工業場地煤柱工業廣場的占地面積，根據《煤礦設計規范中若干條文件修改決定的說明》中第十五條，工業場地占地面積指標見表2-3-1。表2-3-1工業廣場占地面積指標表井型/Mt·a-1占地面積指標/ha·0.1Mt-12.4及以上1.01.2～5～9～0.31.8礦井井型設計為4.0Mt/a，因此由表2-3-1可以確定本設計礦井的工業廣場為0.4km2。但是考慮到近些年來建筑技術的提高，建筑物不斷向空間發展，所以，工業廣場的面積都有縮小的趨勢，再加上本井田煤層埋藏較深，若取工廣煤柱較大會造成大量的工廣壓煤，所以本設計取0.60的系數，則工業廣場的面積約為0.24km2。《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》第14條和第17條規定工業廣場屬于Ⅱ級保護，需要留設15m寬的圍護帶。本設計選定工業廣場長為470m，寬為470m，加上15m的維護帶，表土層厚度取30m，按表土層移動角45°，基巖70°考慮留保護煤柱。采用垂直剖面法計算工業廣場的壓煤損失。具體見圖2-3-1。圖2-3-1保護煤柱垂直剖面圖用CAD求得等腰梯形面積為940449m2。工業場地保護煤柱煤量經計算為：P=8m×940449m2×1.40t/m3/cos12°=10.8Mt3、主要井巷保護煤柱主要井巷指井筒、井底車場、大巷、石門及上下山等，其煤柱的留設按主要井巷的兩側各留設40m保護寬度。4、各煤層防水煤柱留設根據《礦井水文地質規程》煤層露頭防隔水煤（巖）柱的留設，應按以下公式計算：（1）當煤層露頭無覆蓋或被粘微透水松散層覆蓋時：H防=H冒+H保（2）當煤層露頭被松散富含水層覆蓋時；H防=H裂+H保根據上兩式計算的值，不得小于20m。式中H防防水煤（巖）柱高度（m）H冒采報冒落帶高度（m）；H裂垂直煤層的導水裂隙帶最大高度（m）；H保保護層厚度（m）；a煤層傾角（°）。其上為棕紫色、棕紅色及黃色粘土、砂質粘土、鈣質粘土夾砂礫石層，含大量鈣質結核，。因此H防=H冒+H保進行計算。冒落帶：H冒=（1～5）M其中：M—累計采厚（m），13煤取13.94m（1～5）——13煤取2經計算，13煤冒落帶H冒=27.88m。H保—保護層厚度（m），取10m；則：露頭防水煤柱13煤H防=H冒+H保=27.88+10=37.88m注：以上計算煤柱厚度為垂高。對于以上計算結果，根據煤層傾角（按照12度），計算出13煤保護煤柱平距分別為180m。5、其它煤柱留設采區邊界煤柱：沿各采區邊界兩側各留設5m煤柱。對于井田內的輸電線路、公路等，均不考慮留設煤柱，而采取井上、下的綜合技術措施和加強維護進行處理。6、開采損失根據設計規范，依據本礦井開采條件和各煤層賦存厚度情況，采區回采率按75%計。

3礦井設計生產能力及服務年限3.1礦井工作制度礦井工作制度：礦井年工作日330d，每天四班作業，三班生產，一班準備，每天凈提升時間為18h。3.2礦井設計生產能力礦井設計生產能力受資源條件、外部建設條件、市場供需情況、開采條件、技術裝備、煤層及工作面生產潛力與經濟效益等因素的影響。礦井資源量是決定礦井設計生產能力的基礎。本井田煤炭資源豐富，擁有工業資源/儲量670.6Mt，扣除各種煤柱和開采損失以后，計算可采儲量為482.5Mt。儲量備用系數取1.35，即：礦井規模為4.0Mt/a時服務年限為89.4a，符合煤炭工業設計規范的規定。3.3礦井服務年限礦井可采儲量為482.5Mt。根據本礦井煤層條件和地質構造類型情況，儲量備用系數取1.35，礦井規模為4.0Mt/a，則礦井的服務年限為89.4。礦井第一水平可采儲量為284.1Mt，服務年限為52.6a。符合煤炭工業設計規范的規定（第一水平的服務年限不小于30a）。

4井田開拓4.1井田開拓的基本問題井田開拓是指在一個某井田范圍內，為礦井和開采水平服務所進行的巷道布置及開掘工程。這些用于開拓的井下巷道的形式、數量、位置及其相互聯系和配合稱為開拓方式。合理的開拓方式，要技術上可行，經濟上合理，生產上安全高效。井田開拓的內容包括：井筒形式、數目、位置，開采水平劃分，大巷布置，準備方式等。開拓問題解決的好壞，關系到整個礦井生產的長遠利益，關系到礦井的基建工程量、初期投資和建設速度，從而影響礦井經濟效益。因此，在確定開拓方式是要遵循以下原則:1、貫徹執行國家有關煤炭工業的技術政策，為早出煤、出好煤、高產高效創造條件。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，節約基建投資，加快礦井建設。2、合理集中開拓部署，簡化生產系統，避免生產分散，做到合理集中生產。3、合理開發國家資源，減少煤炭損失。4、要建立完善的通風、運輸、供電系統、創造良好的生產條件，減少巷道維護量，使主要巷道經常保持良好的狀態。5、要適應當前國家的技術水平和設備供應情況，應為采用新技術、新工藝、發展采煤機械化、綜合機械化、自動化創造條件。6、根據用戶需要，應照顧到不同媒質、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、位置及坐標1.井筒形式的確定井筒形式有三種：平硐、斜井、立井。一般情況下，平硐最簡單，斜井次之，立井最復雜。具體見表4-1-1。本礦井煤層傾角小，平均12°，為緩斜煤層；表土層厚約30m，無流沙層；水文地質情況中等—簡單，涌水量較小。本井田面積較大，煤層埋深較大，優先選用立井，又考慮到煤層淺部露頭，且煤層傾角較小，又可以考慮選用小角度斜井開拓，故開拓方式比較時考慮兩種井筒形式。2.井筒位置的確定井筒位置選擇要有利于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，節省投資；要有利于礦井的迅速達產和正常接替。因此，井筒位置的確定原則：沿井田走向的有利位置表4-1-1井筒形式比較井筒形式優點缺點適用條件平硐1運輸環節和設備少、系統簡單、費用低。2工業設施簡單。3井巷工程量少，省去排水設備，大大減少了排水費用。4施工條件好，掘進速度快，加快建井工期。5煤炭損失少。受地形影響特別大有足夠儲量的山嶺地帶斜井與立井相比：1井筒施工工藝、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。2地面工業建筑、井筒裝備、井底車場簡單、延伸方便。3主提升膠帶化有相當大提升能力。能滿足特大型礦井的提升需要。4斜井井筒可作為安全出口。與立井相比：1井筒長，輔助提升能力小，提升深度有限。2通風線路長、阻力大、管線長度大。3斜井井筒通過富含水層，流沙層施工復雜。井田內煤層埋藏不深，表土層不厚，水文地質條件簡單，井筒不需要特殊法施工的緩斜和傾斜煤層。立井1不受煤層傾角、厚度、深度、瓦斯和水文地質等自然條件限制。2井筒短，提升速度快，對輔助提升特別有利。3當表土層為富含水層的沖積層或流沙層時，井筒容易施工。4井筒通風斷面大，能滿足高瓦斯、煤與瓦斯突出的礦井需風量的要求。1井筒施工技術復雜，設備多，要求有較高的技術水平。2井筒裝備復雜，掘進速度慢，基建投資大。對不利于平硐和斜井的地形地質條件都可考慮立井。當井田形狀比較規則而且儲量分布均勻時，井筒的有利位置應在井田走向中央；當井田儲量呈不均勻分布時，應布置在儲量的中央，以形成兩翼儲量比較均勻的雙翼井田，可使沿井田走向的井下運輸工作量最小，通風網路較短，通風阻力小。2）井筒沿井田傾斜方向的有利位置井筒位于井田淺部時，總石門工程量大，但第一水平及投資較少，建井工期短；井筒位于井田中部時，石門較短，沿石門的運輸工程量較小；井筒位于井田的下部時，石門長度和沿石門的運輸工作量大，如果煤系基底有含水量大的巖層不允許井筒穿過時，它可以延伸井筒到深部，對開采井田深部及向下擴展有利。從井筒和工業場地保護煤柱損失看，井筒愈靠近淺部，煤柱尺寸愈小，愈近深部，煤柱尺寸愈大。因此，一般井筒位于井田傾向方向中偏上的位置。3）有利于礦井初期開采的井筒位置盡可能的使井筒位置靠近淺部初期開采塊段，以減少初期井下開拓巷道的工程量，節省投資和縮短建井工期。4）地質及水文條件對井筒布置影響要保證井筒，井底車場和硐室位于穩定的圍巖中，應盡量使井筒不穿過或少穿過流沙層，較大的含水層，較厚沖積層，斷層破碎帶，煤與瓦斯突出的煤層，較軟的煤層及高應力區。5）井口位置應便于布置工業廣場井口附近要布置主，副井生產系統的建筑物及引進鐵路專用線。為了便于地面系統間互相連接，以及修筑鐵路專用線與國家鐵路接軌，要求地面平坦，高差不能太大，盡量避免穿過村鎮居民區，文物古跡保護區，陷落區或采空區，洪水浸入區，盡量避免橋涵工程，尤其是大型橋涵隧道工程。6）井口應滿足防洪設計標準附近有河流或水庫時要考慮避免一旦決堤的威脅及防洪措施。由于本井田傾角平緩，厚度變化小，下部可采儲量較大，若采用立井則把井筒置于井田中央偏下。若采用斜井則布置沿煤層底板的巖石斜井。3.井筒數目為滿足礦井生產需要主、副立井各一個，回風立井三個；也可以考慮布置一個主斜井和一個立井用于輔助運輸，三個回風立井中的淺部風井也可以考慮采用斜井。4.1.2工業場地的位置工業場地位置同主、副井筒位置，布置在井田中央。4.1.3開采水平的確定及帶（采）區劃分1.開采水平劃分依據及原則開采水平的劃分將影響礦井建設時期的技術經濟指標，影響建井初期工程量，影響基建投資。所以，開采水平的劃分要合理。其所遵循的原則如下：1）具有合理的階段斜長合理的階段斜長要便于煤炭的運輸，便于輔助提升，方便行人。同時還要考慮要有合理的區段數目。2）要有利于采區的正常接替為保證礦井均衡生產，一個采區開始減產，另一個新的采區應投入生產，必須提前準備好一個新采區。所以，一個采區的服務年限應大于一個采區的開拓準備時間。由此可見，階段斜長越長，采區儲量多，采區的服務年限就越長，越有利于采區的接替。3）經濟上有利的水平垂高我國多年的生產建設實際表明，開采水平垂高過小，將造成嚴重的采掘失調。合理的加大開采水平垂高，可以增加水平儲量和服務年限，有利于集中生產，提高開采水平的生產能力，減少開采水平和同時生產的水平數目。故在運輸、通風、排水、巷道維護等技術條件能夠達到的情況下，可以適當加大水平垂高，減少水平數目。本井田面積大，垂直深度變化大，需要布置三個水平，分別是780m輔助水平，階段垂高300m；480m水平，階段垂高300m；180m水平，階段垂高300m左右。4.1.4方案比較1.提出方案根據以上分析，現提出以下四種在技術上可行的開拓方案，分述如下：方案一：主、副立井布置在井田中央，落底到460m，在480m開掘第一水平運輸大巷、輔助運輸大巷，兩條大巷均布置在煤層底板的巖石中，480m水平在煤層底板巖石中掘暗斜井延深到180m水平，在180m水平布置運輸大巷、輔助運輸大巷，兩條大巷均布置在煤層底板的巖石中。480m水平向上布置采區運輸上山，輔助運輸上山和回風上山，輔助運輸上山布置在巖石中，運輸上山和回風上山布置在煤層中。回風上山通達地面構成回風斜井。780m輔助水平上山開采，480m水平上山開采，180m水平上下山開采。井田布置三個風井，分別為淺部回風斜井，深部西北部風井，東南角風井。具體見圖4-1-1。方案二：輔助提升立井同方案一布置在井田中央，在井田東南角煤層露頭處1100m高程沿煤層底板掘主斜井落底到780m水平，780m水平設井底車場，但不設長距離運輸大巷，780m水平斜井延深到480m水平，480m水平在煤層底板巖石中掘運輸大巷、輔助運輸大巷。480m水平向上布置采區運輸上山，輔助運輸上山和回風上山，輔助運輸上山布置在煤層底板巖石中，運輸上山和回風上山布置在煤層中。回風上山通達地面構成回風斜井。780m水平上山開采，480m水平上山開采，180m水平上下山開采。井田布置三個風井，分別為淺部回風斜井，深部西北部風井，東南角風井。具體見圖4-1-2。方案三：主、副立井布置在井田中央，落底到460m，在480m開掘第一水平運輸大巷、輔助運輸大巷，兩條大巷均布置在煤層底板的巖石中，480m水平在煤層底板巖石中掘暗斜井延深到180m水平，在180m水平布置運輸大巷、輔助運輸大巷，兩條大巷均布置在煤層底板的巖石中。在-100m布置-100m水平，180m水平和-100m水平通過巖石上下上連接。在-100m水平布置運輸大巷、輔助運輸大巷，兩條大巷均布置在煤層底板的巖石中。480m水平向上布置采區運輸上山，輔助運輸上山和回風上山，輔助運輸上山布置在巖石中，運輸上山和回風上山布置在煤層中。回風上山通達地面構成回風斜井。780m輔助水平上山開采，480m水平上山開采，180m水平上山開采，-100m水平上山開采。井田布置三個風井，分別為淺部回風斜井，深部西北部風井，東南角風井具體見圖4-1-3。方案四：方案二：輔助提升立井同方案一布置在井田中央，在井田東南角煤層露頭處1100m高程沿煤層底板掘主斜井落底到780m水平，780m水平設井底車場，但不設長距離運輸大巷，780m水平斜井延深到480m水平，480m水平在煤層底板巖石中掘運輸大巷、輔助運輸大巷。480m水平在煤層底板巖石中掘暗斜井延深到180m水平，在180m水平布置運輸大巷、輔助運輸大巷，兩條大巷均布置在煤層底板的巖石中。在-100m布置-100m水平，180m水平和-100m水平通過巖石上下上連接。在-100m水平布置運輸大巷、輔助運輸大巷，兩條大巷均布置在煤層底板的巖石中。480m水平向上布置采區運輸上山，輔助運輸上山和回風上山，輔助運輸上山布置在煤層底板巖石中，運輸上山和回風上山布置在煤層中。回風上山通達地面構成回風斜井。780m水平上山開采，480m水平上山開采，180m水平上山開采，-100m水平上開采。井田布置三個風井，分別為淺部回風斜井，深部西北部風井，東南角風井具體見圖4-1-4。圖4-1-1立井兩水平上下山方案圖4-1-2立斜副立兩水平上下山方案圖4-1-3立井三水平上下山方案圖4-1-4主斜副立三水平上下山方案圖4-1-5各方案對應剖面圖1.主立（斜）井、2.副立井、3.回風斜井、4.回風立井、5.回風立井、6.+780米輔助水平、7.+480米第一水平、8.+180米第二水平、9.-100米第三水平2.方案比較技術比較方案一和方案三比較，方案二和方案四比較，主要區別在于是否設-100m水平，方案一和方案二都沒設-100m水平，而是采用180m水平上、下山開采，方案三和方案四都設有-100m水平，通過180m水平上山開采，-100m水平也是上山開采。下面對采用一個水平上、下開采和采用兩個水平上山開采作技術比較。上山開采上山開采時，煤矸石向下運輸，運輸容易，但從全礦來看，煤矸石在上山和井筒中的運輸方向相反，存在折返運輸。采區內的誰可以直接排入井底水倉，排水系統簡單。上山掘進和通風都比較簡單。下山開采下山開采時，煤矸石在上山和井筒中的運輸方向相同，沒有折返運輸。下山采區的排水、掘進、通風都比上山開采難度要大。下上開采，可以充分利用原有的水平及設施，節省了開拓工程量和建設費用，延長了水平服務年限。結合本礦實際，本礦煤層傾角小，瓦斯含量低，涌水量不大，下山開采的缺點并不嚴重，而且本礦機械化水平高，通風、排水、運輸設備好，管理水平高，可以很好地解決下山開采時的困難，而且運煤采用膠帶運輸時采用下山開采，煤炭向上運輸更為合適。另外，本礦井田深部的境界高低不一，設置開采水平難度較大，不是很經濟。本礦是大型礦井，為更好地實現高產高效礦井的建設，采用上、下山開采，減少開采水平，有利于采掘接替，有利于集中生產，集中管理。綜上所述，本礦井深部選用一個水平上、下山開采的方式，條件適宜，技術合理，經濟節約。故優先選著方案一和方案二。再將方案一和方案二比較，兩方案水平布置相同，上、下山及采區布置基本相同，主要區別在于方案一主、副立井的井筒布置，方案二采用的是主斜井、副立井的井筒布置。現在將主井采用立井和斜井的優缺點進行粗略的技術和經濟比較。主井采用立井優點：井筒布置在井田中央，有利于運輸距離的均衡，開采前期和后期運輸距離差別不是太大，有利于礦井生產能力的穩定。主井采用立井維護簡單，維護費用極低。主立井可以同副立井布置在同一工業廣場，工業廣場井筒壓煤量相對于采用斜井分開布置要少，主、副立井布置在一起有利于生產管理。缺點：主立井布置在井田中央，開采前期運輸距離較斜井運輸前期距離要長。立井的深度達620m，建設難度大，建設所需的裝備要求也較高，主、副立井同時開工建設，管理難度、施工難度均很大，投資費用也很大。主井采用斜井優點：斜井沿煤層布置，可以在780m設第一水平，生產前期運輸距離較短。斜井在運輸方面裝備簡單，可以適應礦井生產能力的大幅提高。另外，斜井的施工工藝和建設難度都比立井要低，建設前期的管理難度要小，前期投入也較省，建設周期較短有利于礦井的建成投產，主斜井可以作為礦井安全出口。缺點：本井田的斜井初期較短，但是需要延深，總的來說斜井的長度偏大，采用斜井，生產前期和生產后期煤炭運輸距離變化大，尤其是后期的運輸距離達上萬米，不利于生產能力的穩定。生產期間，主斜井和副立井不在同一區域，生產調配和管理難度大。經濟比較表4-1-2方案一費用表方案一項目數量/10m基價/元費用/元費用/元基建費

/萬元表土段3491471474413610859主立井基巖段59587023463418表土段3576521729564132505副立井基巖段59671113959549表土段6401942411647803520風井基巖段148510977562356立井井底

車場巖巷1004187441874004187400暗斜井巖巷1372481934002033400203暗斜井

井底車場巖巷804187433499203349920運輸大巷巖巷1201318513825305138253051輔助運輸

大巷巖巷1201.6318513827216238272162回風大巷巖巷674.2318512147394421473944小計/萬元12448生產費

/萬元系數煤量/萬t提升距離/km單價/萬元費用/萬元立井提升1.2482000.621.657377暗斜井提升1.2296001.370.4220438年涌水量

/m3排水距離

/km服務年限

/年單價/元費用/萬元立井排水14892000.6289.40.43302小計81117總計費用/萬元93566百分比100%

表4-1-3方案二費用表方案二項目數量/10m基價/元費用/元費用/元基建費

/萬元表土段15297824467308637000主斜井基巖段330248198190270表土段3576521729564132505副立井基巖段59671113959549表土段6401942411647803520風井基巖段148510977562356立井井底

車場巖巷504187420937002093700暗斜井巖巷1372481934002033400203斜井

井底車場巖巷804187433499203349920暗斜井

井底車場巖巷804187433499203349920運輸大巷巖巷1201.6318513827216238272162輔助運輸大巷巖巷1201.6318513827216238272162回風大巷巖巷674.2318512147394421473944小計/萬元13079生產費

/萬元系數煤量/萬t提升距離/km單價/萬元費用/萬元斜井提升1.2482003.450.4283810暗斜井提升1.2296001.370.4220438年涌水量

/m3排水距離

/km服務年限

/年單價/元費用/萬元立井排水14892000.6289.40.43302小計107550總計費用/萬元120629百分比1.289241271

表4-1-4方案三費用表方案三項目數量/10m基價/元費用/元費用/元基建費

/萬元表土段3491471474413610859主立井基巖段59587023463418表土段3576521729564132505副立井基巖段59671113959549表土段6401942411647803520風井基巖段148510977562356立井井底

車場巖巷1004187441874004187400暗斜井巖巷1372481934002033400203暗斜井

井底車場巖巷804187433499203349920運輸大巷巖巷1201318513825305138253051輔助運輸

大巷巖巷1201.6318513827216238272162回風大巷巖巷1374.2318514376964443769644小計/萬元14678生產費

/萬元系數煤量/萬t提升距離/km單價/萬元費用/萬元立井提升1.2482000.621.657377暗斜井提升1.2296001.370.4220438年涌水量/m3排水距離/km服務年限/年單價/元費用/萬元立井排水14892000.6289.40.43302小計81117總計費用/萬元95795.14948百分比1.023828955

表4-1-5方案四費用表方案四項目數量/10m基價/元費用/元費用/元基建費

/萬元表土段15297824467308637000主斜井基巖段330248198190270表土段3576521729564132505副立井基巖段59671113959549表土段64019424116403520風井基巖段148510977562356立井井底

車場巖巷504187420937002093700暗斜井巖巷1372481934002033400203斜井

井底車場巖巷804187433499203349920暗斜井井底車巖巷804187433499203349920運輸大巷巖巷12016318513827216238272162輔助輸大巷巖巷1201.318513827216238272162回風大巷巖巷1374.318514376964443769644小計/萬元15308生產費

/萬元系數煤量/萬t提升距離/km單價/萬元費用/萬元斜井提升1.2482003.450.4283810暗斜井提升1.2296001.370.4220438年涌水量

/m3排水距離/km服務年限

/年單價/元用/萬元立井排水14892000.6289.40.43302小計107550總計費用/萬元12285百分比1.313070226

表4-1-6方案費用匯總表方案一方案二方案三方案四基建費12488130791467815308生產費8111710755081117107550總計9360512062995795122858百分比100%129%102%131%由上面的表格可以看出，方案一的總費用最少，方案四費用最高。雖然方案三的費用和方案一的費用差別不大，但本次經濟比較未將上下、山運輸的費用計算在內，這樣就沒有考慮方案三的下山運輸和斜井運輸的折返運輸費用，由上列表格數據分析可以知道這部分折返運輸的費用很大，故可以認為方案一比方案三在經濟上有明顯優勢。根據上述技術和經濟比較可以知道，主井采用方案一的優勢較多，主要表現在基建費用低，生產費用低，礦井生產管理集中，便于調配，礦井生產穩定，總體運輸距離較短，前期和后期后期運輸相對平衡，另外主井運輸能力的提高也可以通過在建設初期為井筒和裝備留有一定富余解決。綜上所述，采用主、副立井加暗斜井延深的開拓方案，即方案一。4.2礦井基本巷道4.2.1井筒礦井共有三個井筒，分別為主立井、副