【正文】 穩(wěn)定 石灰?guī)r、泥巖、炭質(zhì)泥 巖、砂泥巖9 ～ 復(fù)雜0～5 局部可采 不穩(wěn)定 泥巖、炭質(zhì)泥巖、粉巖 泥巖、砂泥巖太原組10 ～～0～～～～0～0～中等0～4大部可采較穩(wěn)定 中細(xì)砂巖、砂質(zhì)泥巖炭質(zhì)泥巖、鋁質(zhì)泥巖表 12 煤質(zhì)特征表13 / 94含煤地層煤層編號水分(%)最小～最大平均灰分(%)最小～最大平均揮發(fā)分(%)最小～最大平均硫 分 磷 分 煤 類2 ～ ～ ～ 特低硫 特低磷 焦煤為主，局部為肥煤3 ～ ～ ～ 特低硫 特低磷 焦煤為主，局部為肥煤4 ～ ～ ～ 特低硫 低 磷 焦煤為主，局部為肥煤山西組5 ～ ～ ～低硫?yàn)橹骶植刻氐椭辛蛑? 磷 焦 煤6 ～ ～ ～ 中 硫 低 磷 焦 煤8 ～ ～ ～ 富 硫 特低磷焦煤為主，局部為瘦煤、貧瘦煤9 ～ ～ ～ 富 硫 低 磷瘦煤為主，焦煤次之，少量貧瘦煤太原組10 ～ ～ ～ 低中硫 中 磷焦煤為主，瘦煤次之，少量貧瘦煤沙曲井田位于柳林泉域外西側(cè)，現(xiàn)有的水文地質(zhì)資料表明，井田內(nèi)地下水補(bǔ)給、運(yùn)移、排泄自成體系，其地下水或排泄于井田溝谷內(nèi)，或向西及西南緩慢移動。在枯水期、豐水期、平水期涌水量沒有太大的變化。 礦井瓦斯、煤塵爆炸及自燃 瓦斯沙曲礦屬高瓦斯和具有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)的礦井，2022 年瓦斯等級鑒定結(jié)果為：礦井絕對瓦斯涌出量高達(dá) 479m3/min（非標(biāo)態(tài)） ，相對瓦斯涌出量高達(dá) 103m3/t（非標(biāo)態(tài)）。14 / 94沙曲礦 5 和 6煤層具有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性；2 煤層在＋430m 水平及以上區(qū)域無煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性；3 煤在南翼＋420m 水平及以上區(qū)域無煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性，北翼 3+4煤層（ 3和 4煤層合并）具有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性。②經(jīng)煤炭科學(xué)研究總院沈陽研究院瓦斯通風(fēng)防滅火基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室對沙曲礦井 4煤層煤塵爆炸性鑒定結(jié)論為有爆炸性。 煤層自燃根據(jù)煤炭科學(xué)研究總院沈陽研究院瓦斯通風(fēng)防滅火基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室對 3 、4 、5 和 6煤層進(jìn)行煤炭自燃傾向鑒定，結(jié)果為 4煤層為三類不易自燃煤層，2 、3 、5 和 6煤層為均為Ⅱ類自燃煤層。礦井以南、北工業(yè)場地為中心向南北兩翼開拓，在+400m 水平分南北兩翼各布置三條大巷，分別為膠帶輸送機(jī)大巷、輔運(yùn)大巷和回風(fēng)大巷，+400m 水平各條大巷大部分沿 5煤層底板巖石布置，北翼大巷從井底車場向北延展長度約為 6800m，南翼大巷從井底車場向南延展長度約為 3800m.。礦井投產(chǎn) 4 年以來，基本維持南北翼各一個(gè)采區(qū)、一個(gè)綜采面生產(chǎn)的格局。采煤方法均為傾斜長壁一次采全高采煤方法，全部垮落法管理頂板。2022 年全礦井產(chǎn)量為 245 萬 t，其中北一采區(qū)約 150 萬 t，南二采區(qū)約為 95 萬 t。因此，設(shè)計(jì)提出將原井田劃分為南北翼獨(dú)立開采系統(tǒng)進(jìn)行開采，適當(dāng)縮小井田面積，可以有效降低安全風(fēng)險(xiǎn)，最大程度地減小災(zāi)害嚴(yán)重程度。 改擴(kuò)建方案（1）本次改擴(kuò)建項(xiàng)目，擬將沙曲井田沿南北走向方向中部，以三川河、孝柳鐵路、307 國道、太中銀鐵路、汾軍高速公路保護(hù)煤柱帶為界劃分為兩個(gè)井田，保護(hù)煤柱帶以北為沙曲北翼井田，保護(hù)煤柱帶以南為沙曲南翼井田；沙曲北翼和沙曲南翼利用原沙曲礦井的生產(chǎn)系統(tǒng)嚴(yán)格分開后分別進(jìn)行改擴(kuò)建，其中，沙曲北翼利用原沙曲礦 180 萬噸/年的能力及部分生產(chǎn)系統(tǒng)擴(kuò)建到 500 萬噸/年；沙曲南翼利用原沙曲礦 120 萬噸/年的能力及部分生產(chǎn)系統(tǒng)擴(kuò)建到 300 萬噸/年。將現(xiàn)有的主斜井井底中央泵房、變電所、水倉、副立井井底車場及硐室劃分服務(wù)于分礦后的沙曲北翼。（4）沙曲北翼自工業(yè)場地向北開拓，由主斜井、副立井、北翼進(jìn)風(fēng)立井、下龍花垣進(jìn)風(fēng)立井共四個(gè)進(jìn)風(fēng)井筒，北翼回風(fēng)立井、下龍花垣回風(fēng)立井兩個(gè)回風(fēng)井筒回風(fēng)構(gòu)成分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)，礦井以兩個(gè)水平開拓全井田，一水平+400m 開拓上煤組，二水平開拓下煤組，一、二水平間用暗斜井聯(lián)絡(luò)，+400m 水平大巷包括輔運(yùn)、皮帶運(yùn)輸、回風(fēng)大巷維持原北翼大巷方位不變，由于礦井為煤與瓦斯突出礦井 ，+400m 水平北翼大巷逐漸轉(zhuǎn)入 5煤層底板巖石中布置。（5）沙曲南翼自工業(yè)場地向南開拓，由 2＃ 主斜井（新增） 、2 ＃ 副斜井、白家坡進(jìn)風(fēng)立井共三個(gè)進(jìn)風(fēng)井筒，1 ＃ 回風(fēng)斜井、白家坡回風(fēng)立井兩個(gè)回風(fēng)井筒構(gòu)成分區(qū)式通風(fēng)系統(tǒng)，后期南部再增加南七采區(qū)進(jìn)、回風(fēng)立井。沙曲南翼以傾斜長壁和走向長壁為主的采煤方法，達(dá)到改擴(kuò)建設(shè)計(jì)能力時(shí)新增加移交南一采區(qū) 5煤層綜采工作面、南四采區(qū) 4煤層綜采工作面（作為現(xiàn)生產(chǎn)南二采區(qū) 4煤層綜采工作面的接替面） 、南三采區(qū) 3煤層綜采工作面（開采保護(hù)層工作面） ，以三個(gè)采區(qū)、兩個(gè)中厚煤層綜采面和一個(gè)薄煤層綜采工作面達(dá)到 300 萬 t/a，3 、4 和 5煤層在井下實(shí)現(xiàn)分采分運(yùn)，井下主運(yùn)輸采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸，輔助運(yùn)輸采用無極繩牽引車軌道運(yùn)輸。沙曲南翼新建一套原煤輸送系統(tǒng)、新建 2 號毛煤倉（容量 10000t） 、11 號轉(zhuǎn)載點(diǎn)及上倉皮帶棧橋、轉(zhuǎn)載皮帶棧橋，2 號主井毛煤經(jīng)皮帶輸送機(jī)進(jìn)入 2 號毛煤倉儲存。擴(kuò)建選煤廠主廠房，在原有 300 萬 t/a 模塊主廠房西側(cè)新增 500 萬 t/a 模塊主廠，新建 7 號、9 號轉(zhuǎn)載點(diǎn)和 2 個(gè)原煤倉，擴(kuò)建后地面原煤輸送系統(tǒng)、動篩系統(tǒng)和選煤廠能力與兩個(gè)礦井能力相匹配，并留有 1000 萬 t/a 的余地。在沙曲選煤廠有本公司的 35 kV 變電所，變電所安裝兩臺主變壓器（216000kVA） ；變電所兩回 35kV 電源引自華晉 110kV 變電所，線路導(dǎo)線型號為LGJ ?150mm2，長度分別為 和 。改擴(kuò)建后沙曲北翼和南翼的供電仍由本公司華晉 110kV 變電所擔(dān)負(fù)。根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》第 條“礦井供電電源應(yīng)取自電力網(wǎng)中兩個(gè)不同區(qū)域的變電所或發(fā)電廠”，在下龍花垣 220kV 變電站建成后可將一回 110kV電源改由此 220kV 變電站提供、線路導(dǎo)線型號為 LGJ?300mm2，長度約為 3km；保留一回引自柳林電廠的 110kV 電源。因此礦井兩回 110kV 電源滿足安全供電的要求。北翼根據(jù)地面及井下負(fù)荷的分布在下龍花垣風(fēng)井場地新建一座 35kV 變電所，擔(dān)負(fù)風(fēng)井場地地面及井下部分負(fù)荷的供電，35kV 變電所二回電源引自 110kV 變電所。北翼主斜井皮帶和副立井場地 10kV 變電所的電源保留現(xiàn)有供電方式仍由選煤廠 35kV 變電所供電。南翼其它負(fù)荷及選煤廠負(fù)荷由沙曲選煤廠 35kV 變電所供電。根據(jù)井田劃分及沙曲礦北翼和沙曲礦南翼的生產(chǎn)規(guī)模，在原有北翼瓦斯泵站（4臺 2BEC67A 型水環(huán)式真空泵，2 臺運(yùn)行，2 臺備用）及一期擴(kuò)建工程（2 臺 2BEC72水環(huán)式真空泵，1 臺運(yùn)行，1 臺備用）的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)對沙曲礦現(xiàn)有北翼瓦斯抽放系統(tǒng)進(jìn)行二期擴(kuò)建，共同服務(wù)于改擴(kuò)建后的沙曲北翼。20 / 942 礦井瓦斯儲量及可抽量 瓦斯儲量計(jì)算范圍計(jì)算范圍為整個(gè)礦井的所有采區(qū)，面積約 135Km2，瓦斯儲量計(jì)算的縱向范圍為礦井一、二水平。 瓦斯儲量及可抽量瓦斯儲量一般是指煤田開發(fā)過程中能夠向礦井排放瓦斯的煤層（包括不可采煤層）及圍巖所賦存的瓦斯總量，其計(jì)算公式為： Wk321??式中：W k—礦井瓦斯儲量，Mm 3； W1—可采煤層的瓦斯儲量之和，Mm 3； 10/1iniXA??A1i—礦井第 i 個(gè)可采煤層的煤炭儲量，Kt ；X1i—第 i 個(gè)可采煤層的瓦斯含量，m 3/t；W2—可采煤層采動影響范圍內(nèi)的不可采鄰近煤層的瓦斯儲量之和，Mm 3； 10/21iniX?A2i—可采煤層采動影響范圍內(nèi)第 i 個(gè)不可采鄰近煤層的煤炭儲量，Kt；X2i—可采煤層采動影響范圍內(nèi)第 i 個(gè)不可采鄰近煤層的瓦斯含量，m 3/t；W3—受采動影響的圍巖瓦斯儲量，Mm 3； )(21k??k—圍巖瓦斯儲量系數(shù)，計(jì)算時(shí)將 7 、11 等不可采薄煤層及其它煤線在這里一并考慮，取 k=。按照我國目前抽放瓦斯的實(shí)際水平，結(jié)合本礦抽放所采用的方法（本煤層抽放、鄰近層抽放） ，η k 取 30%。表 21 瓦斯儲量及可抽量匯總表類 別 煤層 地質(zhì)儲量 （Kt） 平均瓦斯含量 （m 3/t） 瓦斯儲量（Mm 3） 可抽量（Mm 3）開采層 4 495020 2 115370 3 123310 5 405920 6 82420 8 698920 9 75050 鄰近層10 256270 圍巖 —— —— —— 合計(jì) 注：各煤層瓦斯含量來源于沙曲礦煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定報(bào)告。分源預(yù)測法的技術(shù)原理是：根據(jù)煤層瓦斯含量和礦井瓦斯涌出的源匯關(guān)系（圖31） ，利用瓦斯涌出源的瓦斯涌出規(guī)律并結(jié)合煤層的賦存條件和開采技術(shù)條件，通過對回采工作面和掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量的計(jì)算，達(dá)到預(yù)測采區(qū)和礦井瓦斯涌出量的目的。①開采煤層（包括圍巖）瓦斯涌出量計(jì)算Q11＝K 1?K2?K3? ( X–Xc)式中：Q 11——開采煤層(包括圍巖)瓦斯涌出量，m 3/t；K1——圍巖瓦斯涌出系數(shù)，與圍巖巖性、圍巖瓦斯含量及頂板管理方法有關(guān)，一般按頂板管理方法取值。采用長壁后退式回采時(shí)，K 3 按下式確定：23 / 94K3＝（L2h） /LL——工作面長度，m；h——巷道瓦斯排放帶寬度，m。②鄰近層瓦斯涌出量計(jì)算Q12=)(10iciniiXK????式中：Q 12——鄰近層瓦斯涌出量，m 3/t；mi——第 i 個(gè)鄰近層的煤厚， m；m0——開采煤層的開采厚度，m；Xi——第 i 個(gè)鄰近層的瓦斯含量， m3/t；Xic——鄰近層的殘存瓦斯含量，m 3/t；Ki——第 i 個(gè)鄰近層受采動影響的瓦斯排放率。 可根據(jù)層間距由圖 32 查取。3傾斜、急傾斜煤層下鄰近層圖 32 鄰近層瓦斯排放率與層間距的關(guān)系曲線③回采工作面的瓦斯涌出總量為：Q1＝Q 11＋Q 12式中：Q 1——回采工作面的瓦斯涌出量，m 3/t。24 / 94①掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量Q21＝D?V?q 0（2 1）v/L式中：Q 21——掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量，m 3/min；D——巷道斷面內(nèi)暴露煤面的周邊長度，m。②掘進(jìn)巷道落煤瓦斯涌出量Q22 = S?V?ρ?(XXc) 式中：Q 22——掘進(jìn)巷道落煤瓦斯涌出量，m 3/min；S——掘進(jìn)巷道斷面積， m2；V——巷道平均掘進(jìn)速度，m/min；ρ——煤的密度，t/ m 3；X——煤的原始瓦斯含量，m 3/t；Xc——煤的殘存瓦斯含量，m 3/t。（3）采區(qū)瓦斯涌出量計(jì)算采區(qū)瓦斯涌出量，系采區(qū)內(nèi)所有回采工作面、掘進(jìn)工作面（巷道）和采空區(qū)瓦斯涌出量之和，按下式計(jì)算：Q3= ini niiii AqAqK011239。（4）礦井瓦斯涌出量計(jì)算礦井瓦斯涌出量是礦井內(nèi)全部生產(chǎn)采區(qū)和已采采區(qū)（包括其它輔助巷道）瓦斯涌出量之和，按下式計(jì)算；Q＝????niiniiAqK101339。 礦井瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果（1）沙曲礦北翼瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果沙曲礦北翼達(dá)到 500 萬 t/a 生產(chǎn)能力時(shí)，全礦井絕對瓦斯涌出量為 m3/min，其中回采工作面絕對瓦斯涌出量為 ，占全礦井涌出量的 %，回采工作面瓦斯涌出量中，開采層瓦斯涌出量占 45%，鄰近層瓦斯涌出量占 55%；掘進(jìn)工作面絕對瓦斯涌出量為 ，占全礦井涌出量的 ％；采空區(qū)絕對瓦斯涌出量為 ，占全礦井涌出量的 %。表 31 沙曲礦北翼達(dá)到 500 萬 t/a 生產(chǎn)能力時(shí)各地點(diǎn)瓦斯涌出量預(yù)測序號 涌出地點(diǎn) 涌出量（ m3/min) 涌出比例(%)回采工作面涌出量 其中北一采區(qū)工作面 北三采區(qū)工作面 北二采區(qū)工作面 掘進(jìn)工作面涌出量 其中北一采區(qū)順槽掘進(jìn) 北三采區(qū)順槽掘進(jìn) 北二采區(qū)順槽掘進(jìn) 3 采空區(qū)及其他 涌出量合計(jì) 100（2）沙曲礦南翼瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果沙曲礦南翼達(dá)到 300 萬 t/a 生產(chǎn)能力時(shí)，瓦斯絕對涌出量為 m3/min，其26 / 94中回采工作面絕對涌出量為 ，占全礦井涌出量的 ％，回采工作面瓦斯涌出量中，開采層瓦斯涌出量占 45%，鄰近層瓦斯涌出量占 55%；掘進(jìn)工作面絕對瓦斯涌出量為 ，占全礦井涌出量的 ％；采空區(qū)絕對瓦斯涌出量為 ，占全礦井涌出量的 ％。表 32 沙曲礦南翼達(dá)到 300 萬 t/a 生產(chǎn)能力時(shí)各地點(diǎn)瓦斯涌出量預(yù)測序號 涌出地點(diǎn) 涌出量（m 3/min) 涌出比例(%)回采工作面涌出量 其中南一采區(qū)工作面 南四采區(qū)工作面 南三采區(qū)工作面 掘進(jìn)工作面涌出量 其中南一采區(qū)順槽掘進(jìn) 南四采區(qū)順槽掘進(jìn) 南三采區(qū)薄煤層工作面順槽掘進(jìn) 3 采空區(qū)及其他 涌出量合計(jì) 1004 礦井瓦斯抽放改擴(kuò)建的必要性和可行性 抽放瓦斯改擴(kuò)建的必要性根據(jù)國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局 2022 年發(fā)布的《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》（AQ10272022） 節(jié)規(guī)定，凡符合下列情況之一的礦井，必須建立地面永久抽放瓦斯系統(tǒng)或井下移動泵站抽放瓦斯系統(tǒng)：27 / 94（1）一個(gè)采煤工作面絕對瓦斯涌出量大于 5 m3/min 或一個(gè)掘進(jìn)工作面絕對瓦斯涌出量大于 3 m3/mi