寺家庄矿15#煤层第一盘区设计说明书--本科毕业论文.doc

题目：　　　寺家庄矿15#煤层第一盘区设计说明书
　　　　　　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 　　　采矿工程 系 煤矿开采技术　 专业

前 言
矿井毕业设计是煤矿开采技术专业最后一个教学环节，是对大学所学知识的一次综合性考察，其目的是使我们运用大学阶段所学的理论知识并联系矿井生产实际而进行的矿井开采设计，以培养和提高我们分析和解决实际问题的能力，是对我们走上工作岗位前进行的一次综合性能力演练。
本次设计的题目是寺家庄矿井150万t初步设计，是在寺家庄矿井田地质特征的基础上，结合搜集到的其它相关原始资料，运用所学知识同时参考《采矿学》、《煤炭工业矿井设计规范》、《煤矿矿井开采设计手册》、《井巷工程》、《通风安全学》等参考资料，在指导老师精心指导下独立完成。此次毕业设计是根据国家煤炭建设的有关方针政策，结合设计矿井的实际情况，遵循采矿专业毕业设计大纲的要求，在收集、整理、查阅大量资料的前提下完成设计的。
本次设计的指导老师为侯千亮老师，同时还得到了蔡永乐、姜有、孟瑞泉、周贵全、王凯等老师的悉心指导，他们在许多方面给予了宝贵意见，为了帮助我们顺利、正确地完成毕业设计，经常加班加点，牺牲了大量的工作时间和业余时间，在此表示衷心的感谢和深深的敬意！
在设计的过程中，我受益非浅，自己感觉在大学期间看的书还是太少，钻研得还是不够深刻，这激励我以后要再接再厉。由于本人水平有限以及对知识的掌握程度不高，设计中难免存在错误和疏漏，恳请各位老师批评指正。

翟俊伟
2012年5月
摘 要
寺家庄矿井位于山西省昔阳县境内，距县城约8km，属阳泉煤业（集团）有限责任公司平昔矿区的一个大型矿井。随着我国煤炭形势的好转，对煤炭需求日益增加，出现了供不应求的局面，煤炭产量已不能满足日益增长的市场需求，为了进一步提高经济效益，根据集团公司规划，寺家庄矿井需尽快开发建设。
矿井的设计思想是充分利用煤炭资源，依靠科技进步，积极采用国内比较成熟的技术装备和先进的生产工艺，特别是适合本矿井特点的工艺及设备。在充分考虑技术发展的基础上，因地制宜，根据资源条件，建设高产高效现代化矿井。同时对对矿井主要技术方案进行全面比选，确保使矿井建成高水平、高标准、高质量、投资省、工期短、安全有保证、国内一流的矿井。按照高产高效原则，精简人员和地面非生产性设施，以降低矿井投资和生产成本。
设计特点
（1）根据该井田的地质储量计算矿井设计生产能力为1.5Mt/a。
（2）井田的走向为西北，向西南倾斜，煤层倾角为5—10°煤层平均厚度5.48m。
（3）采用斜井、立井混合开拓方式，初期共布置两立一斜三个井筒。主斜井、副立井均布置在工业场地内，其中主斜井装备1.4m宽胶带输送机，倾角16°,斜长1120m，担负煤炭提升任务；副立井布置在主斜井的东侧，装备两套提升设备，其中一套为一对1.5t矿车二层四车罐笼（一宽一窄）,担负矿井全部辅助提升任务；前期回风井井筒直径8.0m，担负全矿井回风任务。
（4）大巷煤炭运输采用胶带机连续运输，大巷辅助运输采用架线式电机车。
（5）根据阳泉地区实际情况，考虑矿井煤层赋存条件，本次设计主要考虑15号煤的开采；布置第一盘区一个放顶煤综采工作面。
（6）考虑到矿井瓦斯含量高，采用抽出式通风，同时设计采用抽放率较高的瓦斯高抽巷进行瓦斯抽放，并辅以内错瓦斯尾巷排放瓦斯。
关键词：斜井、立井混合开拓 胶带机连续运输 放顶煤综采 高产高效
设计人：翟俊伟

目 录
第一章 井田概况及地质特征 1
第一节 井田概况 1
第二节 井田地质特征 4
第三节 煤层的埋藏特征 10
第二章 井田境界及储量 13
第三章 矿井工作制度及生产能力 16
第四章 采煤方法 17
第一节 采煤方法的选择 17
第二节 确定采（盘）区巷道布置和要素 18
第三节 回采工艺与劳动组织 22
第四节 盘区的准备与工作面接替 29
第五章 井下运输 32
第一节 运输系统和运输方式的确定 32
第二节 运输设备的选择和计算 33
第六章 矿井提升 38
第七章 矿井通风与安全 52
第一节 风量的计算 52
第二节 矿井通风系统和风量分配 54
第三节 计算负压及等积孔 57
第四节 选取扇风机 59
第五节 安全生产技术措施 61
专题部分 71
参考文献 76

ii

阳泉学院----毕业设计说明书
第一章 井田概况及地质特征
第一节 井田概况
一、交通位置
寺家庄矿井隶属阳泉煤业（集团）有限责任公司，位于昔阳县境内，矿井工业场地在县城西南约7km处，昔阳县城距阳泉市约30km。
本区铁路交通条件优越，石太铁路沿桃河经过阳泉矿区，石太线为阳泉矿区煤炭外运的主要干线，经电气化改造和完善自动闭塞后，年运输能力可达70Mt。石太线上白羊墅站为机械化驼峰编组站，最大日解体能力3000车。另外，阳涉铁路通过本区，该线已全部建成通车，采用内燃机车牵引，并预留电力牵引条件，该线最大年输送能力为17Mt，为阳煤集团部分煤炭分流创造了有利条件，可直接为该矿的建设和煤炭的外运服务，本矿井铁路专用线在阳涉铁路昔阳站接轨，目前就接轨事宜已达成初步协议。
本区公路交通便利，阳泉至黎城的二级公路通过本区，公路以昔阳县城区为枢纽，呈放射状伸向四方，除阳泉至黎城公路外，昔阳至左权、赞皇、寿阳、邢台、长治等均有公路相通，区内公路遍布，97%以上的村庄可通汽车。
井田交通位置见图1-1-1。

图1-1-1
二、地形地貌
本井田位于太行山北段西侧，从外围地形来看，西部石千峰地层的地形较高，组成太岳山，东部则为奥陶、寒武系地层组成的太行山脉，昔阳县境内的白羊山、沾岭山、菜岭山均系太行山支脉。沾岭山东部为松溪河流域，一般河窄谷深，沟谷纵横发育，切割甚深。井田内地形为西高东低，最高处为龙王庙山，海拔+1613.3m，最低点在巴洲乡附近，标高+863m，高低相差750m左右，一般相对高差100～200m，属构造剥蚀成因，河谷、高山相间的低中心地形。
三、河流及水库
昔阳县大部面积属海河流域子牙河水系，松溪河及其流经本井田的支流安坪河，巴洲河、洪水河均为该水系。现分述如下：
松溪河：
发源于和顺县窑上村附近，经昔阳县的杨家坡村南入境，向北经县城东侧，东流至水磨头村，再经井陉、平山县汇入滹沱河，干流在昔阳县境内长73.25km，流域面积1473.2km2，该河受水面积大，河床宽，杜庄至县城一带宽达500～800m。一般流量为1～3m3/s，最大洪峰流量达1200m3/s（1963年8月流经昔阳县城一段），年平均径流量3.68m3/s。
安坪河（城北河）：
该河为松溪河支流，发源于崇家岭奶头山，自西向东在县城东汇入干流，全长14.5km，流域面积77.2km2，年平均径流量0.26m3/s。
巴洲河（城西河）：
发源于闹岭庄附近，自西向东在县城北关处汇入安坪河，全长20.5km，流域面积96.3km2，年平均径流量0.352m3/s。
洪水河（城南河）：
发源于闰家沟，自西南流向东北，在洪水村东汇入松溪河，全长14km，流域面积56.2km2，年平均径流量0.298m3/s。
在河流上游建有多座水库，其中以下秦山水库、郭庄水库较大，秦山水库位于井田中部，现为昔阳县城居民生活用水水源。
全县大部分河流均为季节性河流。
四、气象及地震烈度
昔阳县属暖温带大陆性气候，一年四季气候变化明显，冬季寒冷，风大少雪；春季日照充足，干旱多风；夏季雨量集中，多冰雹和风灾；秋季时间较短，晴朗凉爽。
根据1958～1983年的气象资料，最高气温37.9℃，最低气温-23.9℃，年平均气温9.3℃。最大年降雨量为885.7mm（1963年），最小年降雨量242.3mm（1972年），年平均降雨量为601mm，降雨量年内差异较大，主要集中在7、8、9三个月，约占全年降雨量的67%。年平均蒸发量1887.9mm，蒸发量大于降雨量3倍多。
主导风向为西风，历年平均风速2.1m/s，最大风速20m/s。
区内冻结期一般始于每年10月下旬，终于次年4月，冻土最大深度为75cm，全年日照数平均为106.6d。
依据《中国地震动参数区划图》GB18306和《建筑抗震设计规范》GB50011，本区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组。
五、矿区内工农业生产概况
山西省昔阳县原有16个乡4个镇，共计20个乡镇，2001年经过行政区划调整为5镇7乡共12个乡镇，约423个行政村，全县总户数70117户，总人口24万人，其中农业人口22万人，占91.6%。农作物总播种面积为410685亩，其中粮食作物以小麦、玉米、谷子、高梁、大豆、薯类及杂粮为主，播种面积389049亩；经济作物以棉花、油料作物为主，播种面积10512亩；除此之外还有蔬菜及瓜果类播种面积10963亩。全县果园面积19666亩，以苹果、梨、柿子、红枣、葡萄为主。
全县的工业发展速度较快，县企业中以燃料、食品、化工、机械、建材工业比重较大。
六、电源、水源情况
1、电源
矿井的供电电源及供电方案目前已由甲方委托晋中电力公司进行方案设计，目前我院尚未收到有关文件。经与甲方协商，初步设计暂按矿井电源分别取自昔阳110kV变电站和和顺220kV变电站，供电电压等级110kV进行。
由于电源变电站距本矿较远，且变电站施工周期比较长，必须考虑矿井建设期间的施工电源引接方式。本矿附近有地方小煤矿多处，矿井建设初期的施工电源可就近由地方小煤矿引来，但矿井井下全面施工后，所需电力负荷将大幅度增加，此时应投入矿井变电站作为施工电源。
2、水源
根据精查地质报告及相关资料，本区奥灰岩溶水，其水量丰富、可靠，水质好，本矿井取奥灰岩溶水作为主供水水源，设计在工业场地内打深井三眼。另外，地面设井下水处理站，井下水排至地面处理后，一部分作为井下消防洒水，一部分用于选煤厂。
第二节 井田地质特征
一、地层
本区位于沁水煤田的东北边缘。由东向西出露地层为由老至新。于勘探区东部区外大面积出露奥陶系地层；石炭系本溪组、太原组、二迭系山西组地层分布零星；区内二迭系石盒子组地层广泛分布，二迭系石千峰组，三叠系刘家沟组地层出露于勘探区西缘；新生界复于各个时代基岩之上，现就勘探区从奥陶系至第四系地层分述如下：
1）奥陶系中统（O2）
根据岩性，可划分为峰峰组及上马家沟组上段两部分。
峰峰组厚188.76m，上部以灰色、深灰色石灰岩为主，中部为灰色豹皮灰岩及石灰岩、裂隙发育，底部为石膏带。
上马家沟组揭露厚度107.03m，属上马家沟组上部，主要为灰色石灰岩。
2）石炭系中统本溪组（C2）
全厚18.50～46.0m，东南厚、西北薄。平行不整合于奥陶系灰岩之上，主要由浅灰、灰色细砂岩、泥岩组成。
3）石炭系上统太原组（C3）
本组为重要含煤地层之一，以K1砂岩为基底，连续沉积于本溪组之上。全厚90.3～143.8m。含81、82、84、9上、9、11、12、13、14、14下、15、16号等12层煤，全区比较稳定，可作为良好的标志层。
4）二迭系下统山西组（P11）
以K7砂岩为基底，连续沉降于太原组之上，厚42.6～73.9m，主要由灰、深灰色砂岩、砂质泥岩及煤组成。含1、2、3、4、5、6号等6层煤。
5）二迭系下统下石盒子组（P12）
底界以K8砂岩与山西组整合接触，顶为K10桃花泥岩顶界面。全厚110～150m，分为绿色地层、黄色地层两段。
6）二迭系上统上石盒子组（P21）
区内大面积出露。标志层K12狮脑峰砂岩，围绕山脊呈带状分布。区内出露总厚度450m。
7）二迭系上统石千峰组（P22）
厚122.6～160.2m，基底砂岩K13为暗紫色、厚层状含砾粗砂岩，厚0.7～7.0m。
8）三叠系下统刘家沟组（T11）
出露于勘探区外西侧，厚度不详。为一套砖红色，薄板状及中厚层状细砂岩组成。
9）第四系（Q）
不整合覆盖于各时代基岩之上，分布于山顶、山坡及沟谷中。勘探区东部分布面积广，厚度大，中西部分布零星。
中更新统离石黄土（Q2）：由红棕色、红黄色黄土状亚粘土组成，并含有钙质结核。
上更新统马兰黄土（Q3）:为浅黄、黄灰色亚粘土或细砂土。
中、上更新统总厚0～20m。
第四系全新统（Q4）:主要分布于安平河、巴州河及洪水川等较大河谷中。为现代冲积、洪积物。由砂、卵石及粉砂土组成。一般厚度5～15m。
二、含煤地层
本井田含煤地层包括石炭系中统本溪组、石炭系上统太原组、二迭系下统山西组，其中主要含煤地层为石炭系上统太原组及二迭系下统山西组（平均厚约60m），含煤地层总厚168.24m，共含煤18层，煤层总厚13.46m，含煤系数约8%左右。
石炭系上统太原组厚90.3～143.80m，平均厚约111.33m，主要岩性为深灰、灰黑色砂质泥岩、泥岩、石灰岩及灰色砂岩组成。含煤12层，其中可采煤层4层，为本区中演含煤地层。按其岩性、岩相特征分为上、下两段，其中下段自K1砂岩底至K4灰岩顶，厚80m左右，含11、12、13、14、14下、15、16号共7层煤，15号煤全区稳定可采，其它煤层无开采价值；上段自K4顶至K7底，厚约35m左右，由灰、深灰、灰黑色泥岩、砂岩及浅灰色细砂岩、中～粗砂岩组成，含8、9两个煤组共6层煤，81、84、9号煤具有开采价值。
三、地质构造
本井田基本呈一单斜构造，构造复杂程度中等。井田走向为西北，向西南倾斜，地层比较平缓，倾角一般为5°～10°，局部褶曲地段倾角12°～20°，区内以背、向斜交替出现的褶曲构造为主；断层较少，一般落差多在20m以内；井田北部陷落柱较发育，对煤层破坏较为严重。从本次设计的整个井田来看，构造复杂程度简单。在此以褶曲作为重点分析如下：
区内褶曲发育，轴向主要为近南北向及北东向两组，其次有北西向及东西向。南北向的一组褶曲主要分布于中、东部，构成本区的基本构造形态。主要特征为排列紧密，间距约1000m，两翼不对称，向斜东翼较陡，倾角可达23°,西翼较缓，倾角一般为10°左右；背斜轴部开阔，产状平缓。北东向的一组褶曲，主要分布于勘探区的西北及东南，主要特征为排列较疏，间距约1500m，两翼多不对称，南东翼较陡，北西翼较缓。
主要褶曲特征见表1-2-1。

表1－2－1 主要褶曲特征表
顺序
褶曲名称
褶曲方向
产状
延伸长度（m）
备注
W
E
1
蒙家峪向斜
SN
4～7°
5～7°
1100
李家沟区
2
野峪背斜
SN
4～11°
4～14°
5000
李家沟区
3
寺地向斜
SN
2～16°
6～20°
6000
李家沟区
4
崇家岭背斜
N40°E
4～5°
6～16°
800
李家沟区
崇家岭背斜
N10°E
7～9°（SE）
NW）6～8°
900
马郡头区
5
台沟背斜
N40°E转N30°E
6～10°（SE）
（NW）4～13°
2000
马郡头区
6
杏庄向斜
N60°E转N20°E
4～15°（SE）
（NW）6°～21°
3200
马郡头区
杏庄向斜
N40°E
8～15°
8～20°
2800
李家沟区
7
杏庄背斜
N40°E
7～9°
3～13°
2000
李家沟区
杏庄背斜
N70°E转N40°E再转N20°E
3～9°（SE）
（NW）9～15°
2500
马郡头区
8
毛家沟向斜
N50°E
7～11°（SE）
（NW）6～11°
1100
马郡头区
9
毛家沟向斜
N45°E
5～17°（SE）
（NW）6～15°
2500
马郡头区
10
龙眼向斜
EW转N45°E
5～20°（SE）
（NW）10～27°
2100
马郡头区
龙眼向斜
N65°E
5～15°
5～20°
3000
李家沟区
四、井田水文地质概况
1）含水层
主要含水层有奥陶系灰岩、太原组灰岩和第四系冲积层。由上而下简述如下：
第四系冲积层：主要分布于洪水河、巴洲河和安坪河的河谷中，河谷最宽约300m，一般100～200m，厚度10～20m，砂砾中含较丰富的潜水，且水质良好，单位涌水量1.30～5.00L/s.m。民用井水量每小时可达100m3以上。
上二迭统石盒子组：主要含水层属裂隙性的砂岩层（K7、K8、K9、K10），区内砂岩出露广泛，裂隙也较发育，这类砂岩一般胶结致密，故其富水性较差，单位涌水量0.00079L/s.m。
下二迭统山西组：属孔隙性砂岩层（K5、K6），胶结性良好，富水性差，单位涌水量在1L/s.m以下，浅部钻孔单位涌水量0.0161L/s.m以下，渗透系数0.212m/d。
上石炭统太原组灰岩：主要含水层为海相沉积之三层灰岩（K2、K3、K4），其中K2灰岩含水性较强，为主要含水层，水位标高为+690.57～+695.63m。进入80年代后期由于井田开采使主要含水层破坏，如城关、李家庄、大寨的机井已近干涸，大量的地下水被疏干。
奥陶系灰岩：井田东部有广泛基岩出露，L86号孔揭露灰岩295.75m，巴洲村48号孔和上郭庄51号孔分别揭露206.39m和514.55m，水量比较丰富，桃河资料提供单位涌水量为0.5～2.5L/s.m，渗透系数为0.9～2.4m/d。根据已有资料分析，勘探区东缘奥灰水位标高，北部为525m(井田边界外48号孔)，南部为565m(井田边界外51号孔)；往西奥灰水位标高降低，接近中部为446.76m(L86号孔)，北部为423.77m(M56号孔)，中、东部15号煤底板标高大于420m，在南部基本高于565m，故中、东部奥灰水位在15号煤以下。西部奥灰水位标高大约可采用420m，西缘局部奥灰水超越15号煤的范围约12km2，即井田面积的十分之一，此范围15号煤将存在带压开采问题。15号煤与奥灰间岩层厚度为23.49～71.04m，平均49.66m，岩性以泥岩、砂质泥岩、薄层砂岩为主，间夹基层灰岩，可以起到一定的隔水作用。
2）断层和陷落柱的水文地质情况
区内断层最大落差30m左右，陷落柱较多。钻孔见断层的有14个，见陷落柱的15个，多分布于勘探区北部。这些钻孔在断层带和陷落带钻进时，一般无水，个别有少量水流出，从无水害发生。因此，可认为本区的断层带和陷落带一般不含水，透水性也极差。但在断层和陷落附近的裂隙发育带，当补给条件好时，富水性有可能增强。
3）地下水的补给、径流和排泄条件
含水层的补径排条件各有不同。奥陶系灰岩在区东外围大面积出露，为裸露型岩溶区，岩溶发育，直接受降水补给，也受河水和冲积层潜水的补给，地下水沿岩层倾向井田渗入，再向北、北东方向运移，井田属埋藏型岩溶区，是岩溶水的径流区。
太原组灰岩也在区外出露，范围不大，在补给方面起重要作用的是在松溪河等河谷下伏的露头或浅部，从而成为分布一定面积的重要含水层，井田为其径流区。区东的生产矿井和采水孔为其人工排泄点。
山西组和石盒子组也靠露头和浅部接受降水和地表水的补给，区内有其补给区，但以径流为主。
据水位资料，奥灰与以上各含水层间由于有较好的隔水层存在，无水力联系。其余基岩含水层在浅部（L18号孔）水位很接近，说明有联通，是由于构造条件使得各基岩含水层的浅部组成一个统一的含水体；在深部这种联通关系明显减弱甚至消失，其水位则明显有别，并且水位与层位成正比相关关系。全新统潜水和地表水与下休基岩风化带关系密切，而与深部含水层因受裂隙发育深度的制约，关系不大。
4）水文地质条件评价
太原组15号煤层为本区主要可采煤层，其直接充水含水层以石灰岩为主，属岩溶充水矿床；太原组上部煤层和山西组煤层直接充水含水层以砂岩为主，属裂隙充水矿床。
各基岩含水层虽然在区外或区内有不同程度的补给条件，但地下水的运移都受裂隙或岩溶的发育程度的制约。本区岩层大致自东向西加深，裂隙和岩溶的发育程度随之减弱，富水性也相应由强变弱，在水平方向上垂向上都有明显的分带性。总体来看，本井田基本属水文地质条件简单型，水文地质勘探类型以三类一型为主，二类一型为副。
3、矿床充水条件
太原组K2、K3灰岩为15号煤充水的主要因素。顶板冒落后15号煤充水也可来自山西组。奥灰水一般对矿井初期充水无影响，对奥灰水位以下的深部15号煤（局部）开采影响较大。地表水及冲积层水在构造正常地段只能进入浅部裂隙发育段，即使在有断裂构造的地段，由于本区断层一般不导水，所以通过断层带向矿井充水的可能性不大，至少不会发生水患。开采过程中顶板冒落产生的导水裂隙带高度如果能达到浅部列席发育带甚至地表，则有可能把地表水和浅部水导向矿井。本区陷落柱一般不导水，但在陷落柱密集区要注意其导水性。
4、矿井涌水量预计
根据阳泉矿区现有生产矿井统计资料，参照精查地质报告对矿井涌水量预测，确定矿井正常涌水量按吨煤涌水系数0.4m3/t考虑，即日产1万t煤，预计涌水量为4000m3；最大涌水量按吨煤涌水系数0.63m3/t考虑。
经计算,矿井（1.5Mt/a时）正常涌水量为240m3/h，最大涌水量为350m3/h。
五、储量
1、储量计算范围
本井田为煤质单一的无烟煤，参与储量计算的为15号煤。储量计算边界为井田边界（不包括已划归黄岩汇煤矿的区域）。
2、储量计算指标
储量计算的工业指标为：可采厚度0.8m，灰份小于40%。
3、储量计算方法
本区地层倾角平缓，一般为5～10°左右，仅局部向斜轴部地段达12～20°左右，储量计算面积采用用水平投影面积，计算公式为：储量=厚度×面积×容重。
经计算，全矿井地质储量为126.10Mt。
六、资源及开采条件评述
1、煤炭资源工业价值评述
本井田15号煤属中灰分、中硫、低挥发分、高发热量、高强度、高灰溶点的优质无烟煤，经洗选加工后，洗块煤、洗末煤可作为化工用煤，末原煤是优质的动力用煤。
2、开采条件评述
本井田储量丰富、地质构造简单，因此，对矿井开采尤其是对初期开采影响很小。
本矿井主采15号煤层，全区稳定可采，平均厚度5.48m，适合放顶煤综合机械化开采。预计本井田开采15号煤后冒落带高度为35～42m左右，煤层的顶底板岩性为砂岩、泥岩、砂质泥岩和粉砂岩，顶板易于冒落，属中等条件的顶板管理方法。
本矿井属水文地质条件简单的矿井，绝大部分煤层位于奥灰水位以上，仅深部局部区域受奥灰水影响。
本矿井开采的不利因素主要是瓦斯涌出量大，需采取抽放措施，对将来开采有一定影响。
综合上述分析，本矿井具有良好的开采技术条件。
第三节 煤层的埋藏特征
一、煤层
根据精查地质报告，本井田内共含煤18层，自上而下可采及局部可采煤层有6、81、84、9及15号煤层，总厚度达9.9m。其中15号煤全区稳定可采，为主要可采煤层，也是首采煤层，最大厚度7.65m，平均厚度5.48m。
各可采煤层顶底板岩性大同小异，一般为泥岩、砂质泥岩，太原组个别煤层直接顶为石灰岩，山西组有的煤层顶底板为砂岩。
主要标志层特征：由下至上分为15号煤以下至K1层段，岩层中多含铝质，并有1～2层铝土泥岩作为煤系终止；K2（四节石）灰岩全区稳定；K3（钱石）灰岩全区分布广泛；K4（猴石）灰岩厚度受S1砂体控制变化较大。三层灰岩均含海百合茎、蜓、层孔虫及腕足类动物化石碎片，并以K3灰岩最多，81号煤层顶板常为深灰色或黑色海相泥岩，含戟贝、海百合、舌形贝动物化石。K7砂岩为山西组含煤地层基底，为浅灰、灰白色中－粗粒砂岩，分选、磨圆较差，泥质胶结，含少量植物碎片化石及泥质包体，含大量菱铁质鲕粒。
可采煤层特征详见表1-3-1。
表1-3-1可 采 煤 层 特 征 表
煤层
编号
煤层厚度(m)
(m)
煤 层 间 距（m）
(m)
结
构
稳定性
顶 底 板 岩 性
可 采
情 况
最 大
可采平均

最 小
最 大
平 均
顶 板
底 板
3
1.68
0.51

简单
极不稳定
粉砂岩
泥岩及细砂岩
局部可采
7.62
45.73
28.06
6
2.20
0.58
简单
极不稳定
泥岩及砂质泥岩
砂质泥岩
局部可采
10.40
31.20
19.75
81
2.03
0.74
简单
不稳定
砂质泥岩或泥岩
砂质泥岩或粉砂岩
细砂岩
局部可采
3.30
16.60
9.40
84
2.35
1.05
较简单
不稳定
炭质泥岩或粉砂
岩砂质泥岩
细砂或砂质泥岩
粉砂岩
局部可采
2.50
20.80
5.57
9
1.91
1.00
简单
不稳定
泥岩、砂质泥岩
或粉砂岩
砂质泥岩或泥岩、粉砂岩
局部可采
50.40
77.30
66.00
15
7.65
5.48
复杂
稳 定
砂质泥岩、粉砂岩
或泥岩
泥岩、炭质泥岩
全部可采
二、煤质
区内各煤层均为单一的无烟煤种，同一煤层自南向北变质程度有所增高，就埋藏深度而言由上而下变质程度也有所增高。煤质有发热量大，洗后灰份低，硫、磷有害物质含量少等特点。
各煤层主要煤质指标见表1-3-2。
表1-3-2 各煤层主要煤质指标表
煤层编号
灰 份 Ag(%)
全 疏 SgQ(%)
挥发份
(洗)
Vt(%)
碳
Cr(%)
氢
Hr(%)
磷
Pg(%)
发热量
QrDr
(Kon/g)
QrDW

原 煤
精 煤
原 煤
精 煤
3
13.05～50.17
25.77 (10)
4.90～10.54
8.78 (10)
0.18～0.50
0.38 (10)
0.41～0.63
0.47 (10)

6.52～8.75
7.65 (10)
91.39～93.15
92.19 (3)
3.46～3.94
3.74 (3)
0.004-0.056
0.013 (6)
8249 (10)
6266 (5)
6
10.37～37.28
22.90 (20)
5.91～13.07
10.22 (20)
0.44～4.72
2.67 (21)
0.42～1.60
0.78 (20)
6.56～8.51
7.59 (20)
89.29～93.27
91.89 (19)
3.05～4.43
3.79 (19)
0.002-0.005
0.003 (3)
8361 (20)
5819 (13)
81
6.31～49.72
24.17 (74)
3.61～12.69
9.31 (67)
0.66～21.21
3.72 (74)
0.48～1.48
0.73 (61)
3.46～9.07
7.48 (67)
89.41～92.86
91.70 (54)
3.21～4.16
3.71 (54)
0.002-0.061
0.010 (19)
8072 (74)
6140 (36)
84
10.24～49.77
27.16 (66)
4.12～16.38
10.16 (62)
0.24～3.78
0.75 (64)
0.36～1.72
0.55 (57)
6.26～9.05
7.55 (62)
86.32～92.86
91.47 (53)
3.50～4.51
3.76 (53)
0.001-0.033
0.004 (23)
8149 (63)
5918 (38)
9
11.13～34.90
13.60 (64)
4.68～14.32
9.18 (63)
0.43～5.26
1.86 (64)
0.38～1.68
0.84 (60)
6.32～9.14
7.36 (63)
89.60～93.48
91.84 (56)
2.98～4.29
3.71 (56)
0.001-0.004
0.003 (24)
8421 (63)
6558 (35)
15
7.90～36.24
17.20 (94)
3.73～10.44
7.04 (37)
0.56～4.09
1.49 (90)
0.66～1.01
0.74 (35)
5.95～8.55
6.96 (89)
90.15～93.80
92.23 (31)
3.26～3.97
3.55 (31)
0.005-0.094
0.042 (23)
8355 (84)
6608 (49)
第二章 井田境界及储量
一、井田境界
井田境界以能源部对阳泉矿区总体发展规划批文（能源计[1992]523号）批准的寺家庄矿井井田范围为准，具体范围如下：
北以纬线73000与阳胜、南后峪等地方煤矿为界；
南以矿区拐点93、111两点连线为界；
东部基本以经线105000与阳胜、安坪、黄岩汇、白杨岭等地方煤矿为界；
西部为精查勘探区深部界线。
全井田南北走向长17.3～16.5km，东西倾斜宽6～9km，井田面积约123km2(不包括已划归黄岩汇煤矿的部分，该部分面积约3km2)，本次设计走向长度取5.1～9km，倾斜宽2.9～3.2km。
二、矿井储量
1、地质储量
地质储量包括能利用储量及暂不能利用储量。根据原阳泉矿务局1985年12月提供井田范围的储量汇总表，参照中国煤炭地质总局一一九队汇编的《寺家庄煤矿井田地质报告》，设计对矿井储量重新进行了核算，核算后全矿井地质储量为1174.84Mt，其中15号煤地质储量为126.10 Mt。
2、工业储量
工业储量包括能利用储量中的A、B、C三级储量，经计算全矿井工业储量为126.10 Mt, 其中15号煤地质储量为840.56 Mt。
地质储量及工业储量计算详见表2-1-1。

表2-1-1 全矿井地质及工业储量汇总表 单位：Mt
煤
层
A
B
C
工业储量
A+B+C
D
地质储量
A+B+C+D
A+B
％
A+B+C+D
6

10.67
10.67

10.67

81

15.06
102.35
117.41

117.41
12.8
84

2.64
65.39
68.03

68.03
3.9
9
7.00
27.93
103.24
138.17

138.17
25.3
15
188.93
273.99
377.64
840.56

840.56
55.1
合计
195.93

319.62
659.29
1174.84

1174.84
43.9
3、矿井设计储量
矿井设计储量等于工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久性保护煤柱损失量后的储量。
1）井田境界煤柱
井田境界煤柱在本井田一侧按30m留设。
经计算15号煤井田境界煤柱为8.25Mt。
2）工业场地煤柱
经计算15号煤井田境界煤柱为12.06Mt。
4、矿井设计可采储量计算
矿井设计可采储量等于矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、井下主要巷道及上、下山保护煤柱后，乘以采区回采率的储量。
81、84、9号煤采区回采率取85%，15号煤采区回采率取75%。
各类煤柱留设如下：
1）工业场地保护煤柱：煤柱留设参数同村庄保护煤柱。共有四个工业场地需要留设保护煤柱，分别为联合工业场地、初期风井场地及两个后期风井场地。
经计算，工业场地保护煤柱为12.06Mt。
2）大巷煤柱
根据邻近贵石沟矿井生产经验，大巷两侧各留40m的保护煤柱煤柱。
经计算，大巷煤柱为4.90Mt。
3）盘区巷道煤柱
盘区巷道两侧各留30m的保护煤柱煤柱。
经计算，盘区巷道煤柱为5.61Mt。
以上各类保护煤柱合计为20.31Mt。
扣除各类保护煤柱后，经计算，全矿井设计可采储量为105.79Mt。

第三章 矿井工作制度及生产能力
一、矿井工作制度
矿井工作制度采用年工作日300d，三班作业，其中两个生产班每班工作九小时，一个检修班工作六小时，每天净提升时间为14h。
二、矿井设计生产能力
矿井设计生产能力，主要根据矿井储量及合理的服务年限、地质及开采技术条件、经济效益等因素确定。就本矿井而言，其具体特点如下：
1）全矿井15号煤可采储量为126.10Mt，可采储量105.79Mt。
2）15号煤赋存稳定，厚度大，平均5.48m，适合于放顶煤开采。
3）大部分区域煤层倾角比较平缓，但遇褶曲构造时煤层倾角变大，局部达到20°左右。
4）褶曲构造多，开采过程中易出现应力集中区。
5）纬线74000以北区域陷落柱密集，设计已将其列为不经济可采储量。
6）本矿井为高瓦斯矿井，尽管采取瓦斯抽放等措施，需要的风量及巷道断面仍较大，一个盘区的生产能力不能过大。
7）煤层顶底板条件较差，巷道维护困难。
确定矿井设计生产能力为1.5Mt/a。
三、矿井服务年限
矿井服务限用下列公式计算：

Z采
T= ————
A·K
式中 T——矿井服务年限，a；
Z采——矿井设计可采储量，Mt；
A——矿井设计生产能力，Mt/a；
K——储量备用系数，取1.4。
按1.5Mt/a的设计生产能力计算，全矿井服务年限为50.4a。
第四章 采煤方法
第一节 采煤方法的选择
一、采煤方法选择
15号煤层为本井田的主要可采煤层，。井田北翼15号煤层较厚，井田南翼煤层略薄，以纬线67000线为界，北翼煤层厚度多在5m以上，平均厚度5.24m，南翼煤层厚度多在5m以下，平均厚度为4.46m，部分钻孔的见煤厚度在5m以上。15号煤层含夹矸0～4层，最多可达6层，夹矸总厚度0～1.49m。需要指出的是，地质报告提供的15号煤层底板等高线及储量计算图中，煤层厚度是去掉夹矸后的厚度，考虑夹矸厚度，整个井田15号煤厚度大都在5m～5.5m以上，平均厚度为5.48m。
根据本井田的煤层赋存条件，结合我国目前综采机械装备水平，以及阳泉矿区现有生产矿井几十年的生产经验，确定15号煤采用一次采全高综采开采。由于本井田煤层走向变化较大，根据井田开拓部署和盘区巷道布置，主要以走向长壁开采为主，条件具备时可采用倾斜长壁开采。回采工作面顶板管理采用全部垮落法。
二、采煤工艺选择
针对15号煤一次采全高综采的采煤方法，设计提出了两种具体的采煤工艺即大采高综采和放顶煤综采，从以下两个方面进行分析比较：
1、工作面产量方面
大采高综采工艺简单，在我国已逐渐得到推广应用，并