1、 1 前言 一、概况 阳泉煤业集团国阳二矿，建于 1951 年 5 月。 隶属于阳煤集团，属于国有煤炭企业。 经过三次改扩建，矿井设计能力为 720万吨 /年，核定能力为 810 万吨 /年。 矿 井 座落于太行山西麓，阳泉市西南 6 公里处，石太铁路、307 国道和太旧高速公路横穿矿区工业广场而过，地理位置优越，交通和通讯便利，是 一座现代化 大型矿井。 井田位于沁水煤田东北部，太行复背斜一翼， 井田以东为大阳泉井田，以西为正在勘探的西上庄井田，南部与五矿井田相邻，北部以石太铁路为界，隔桃河与三矿、四矿相望。 井田走向长 8.0km，倾向长 7.5km，面积 60.0603km2，截止 20
2、08 年底保有储量773466kt, 可采储量 446607kt， 矿井服务年限 39.4 年。 矿井采用直线职能制管理，建立生产经营指挥系统，实行矿、井（区）、队三级管理体制。六证齐全。 二、设计的主要依据 1、国家安全监管总局 国家煤矿安监局关于加强煤矿放顶煤开采安全管理工作的通知（安监总煤行（ 2008） 130号），省厅有关文件； 2、地质报告及批复文件、初步设计及批复文件、安全专篇及批复文件等； 3、有关矿井瓦斯抽放、防灭火、防治水专项设计 等； 三、设计的指导思想与主要特点 根据 国家安全监管总局 国家煤矿安监局关于加强煤矿放顶煤开采安全管理工作的通知精神，为加强放顶煤开采安全技术
3、管理，提高放顶煤开采安全生产管理水平，切实做好放顶煤工作面的通风瓦斯、防尘、防火、防治水、顶板支护等安全管理工作，有效防范放顶煤开采工作面的各类型事故发生，制定放顶煤开采期间的通风、防瓦斯、防尘、防火、防水、防顶板事故等专项安全技术措施。 四、存在的主要问题与建议 2 第一章 采区概况及地质特征 第一节 矿井概况 二矿建矿于 1951年 5 月 1日，经过三次改扩建，矿井设计能力为 720万吨 /年，核定能力为 810 万吨 /年。生产模式为一矿一井两水平，即西四尺井、 470 水平和 560 水平。 2008年矿井原煤产量完成 700.1688万吨，全矿职工在册 9512 人，采用直线职能制
4、管理，建立生产经营指挥系统，实行矿、井（区）、队三级管理体制。 二矿位于阳泉市以西 5公里，石太铁路线东西贯穿矿区，交通条件十分便利。矿井井田位于沁水煤田东北部，井田走向长 8km,倾向长 7.5km,井田面积约 60.0603km2,主采山西组 3#煤和太原组 8#、 15#煤层。矿井地质储量为 7.73466亿吨，可采储量为 4.46607亿吨。 矿井四邻关系 二矿井田位于沁水煤田东北部，太行复背斜一翼，以东为大阳泉井田，以西为正在勘探的西上庄井田，南部与五矿井田相邻，北部以石太铁路为界，隔桃河与三矿、四矿相望。 （ 见图 一 ） 井田开拓方式为立井和斜井采区式开拓方式。 水平划分：共划分
5、三个水平，分别是： 560 水平、 470 水平、 390 水平。 采区划分： 全矿现共有采区 13 个，其中： 560水平 4 个， 470 水平 6 个， 390 水平 3 个。 开采现状： 全矿生产采区 9个，分别是： 3#煤 13 采区、 15 采区； 15#煤 6 采区、7 采区、 8采区、 9 采扩区、 10 采区； 8#煤 12采区、 13 采区 ；准备采区 4个，分别是： 15#煤 9采区、 11采区、 12 采区、 13采区。 矿井通风系统： 矿井通风方式为混合式，通风方法为机械抽出式。十个进风井与五个回风井形成混合式矿井通风系统，五台主扇总装机量为 8410kw，五台主扇3
6、 风机联合运行担负全矿井通风任务。矿井总进风量为 52292m3/min,总回风量为 57080m3/min， 矿井通风等积孔为 19.07m2。 桑掌 2 台 K4-73-NO33.5 离心式通风机，电机功率为 2450kW，排风量为 18883m3/min，负压 3500Pa。桑掌主扇风机负担 560水平 3#煤 13 采区、8煤十二区、 8煤十三区、 470 水平 15#煤八采区、十采区、十二采区。 南山安装 2 台 GAF-31.5-19-1轴流式通风机，电机功率 1800kW，通风机运行角度为 13 度，排风量为 13430m3/min，负压 3200Pa。南山主扇风机负担 470水
7、平七采区、六采扩区、丈八二区及 560 水平一南翼 12煤十八区。 北茹 2台 AGF606 3.12 1.68 2 型轴流式通风机电机功率 1600kW，运行角度为 40/32.5 度，排风量为 10699m3/min，负压 4200Pa。北茹主扇负担 470 水平五采区、九采区、 九采扩区及 390 水平。 龙门 2台 BDK-8-NO29 型轴流式通风机电机功率 1260kW，运行角度为 3度，排风量为 9898m3/min，负压 3600Pa。龙门主扇风机负担 560水平 3煤十三区、 3煤十五区。 大南沟 2台 GAF-25-15-1 型轴流式通风机电机功率 1260kW，运行角度为
8、 -5 度，排风量为 4170m3/min，负压 3300Pa。大南沟主扇风机负担 560水平八区、 470水平六采区。 地面建有两座瓦斯抽放泵站，安装有瓦斯抽放泵 9 台，总装机容量4565KW，抽放能力达 1869 m3/min。井 下铺设直径 510mm 管路 3200 米，直径 850 mm、 800 mm、 600 mm 管路共计 33940米。采用上邻近层抽放、本煤层、走向高抽巷或穿层钻孔抽放。 目前我矿井下采用分区式负压通风，通风系统稳定可靠，各用风地点配风量均能满足作业规程要求和现实生产需要。 矿井排水系统： 矿井排水系统为，各采区积水由水泵排入大巷水沟汇入各水平中央水仓。 4
9、70水平最大涌水量 71.58m3/h，最大排水能力 291 m3/h， 560 水平最大涌水量 41.86m3/h，最大排水能力 338 m3/h。 470水平排水系统以中央 泵房为主，安设 150 D 30 10 型水泵 5 台。 560 水平排水系统以中央泵房为主，辅助泵房和西翼泵房为辅，其中4 中央泵房安设三台 D155 30 9 型水泵、辅助泵房和西翼泵房各安设两台D155 30 9型水泵。 矿井提升系统 ： 矿井提升方式为主井皮带、副井罐笼。主井皮带分为东斜井皮带（ DX GX 1200 型强力皮带机，运输能力 900 1000t/h）和西斜井皮带（ GDS 1000型钢丝绳皮带机
10、，运输能力 570 720t/h），分别将 470水平和 560水平井底煤仓的原煤运输到地面。副井罐笼分为东副立井和西副立井 ，分别安装 JKM 3.25 4 型和 JKMD 3.25 4型落地式多绳摩擦轮绞车，牵引双层一吨四车多绳罐笼，承担 470水平和 560 水平提升人员、材料和矸石。材料斜井贯穿于两个水平，安装 JK 3.0/30 型提升绞车，承担井下大型材料、设备的上下井运输。 地面排矸采用 2JK 3.0/11.5型提升绞车牵引 18吨后卸式重型箕斗提矸，由 15 吨太拖拉自卸车向外排矸。 矿井运输系统： 工作面生产的原煤通过顺槽皮带经采区皮带进入采区煤仓，运输大巷采用 ZK14
11、6/550、 ZK10 6/550、 ZK20 6/550 型架线电机 车分别牵引 MDD 4.2 型四吨和 MDD3.3 6 型三吨底卸矿车，从采区煤仓将原煤运入井底卸载仓。另十采区工作面生产的原煤通过主运皮带进入主提升煤仓再通过主斜井上井。 采区辅助运输为双轨无级绳绞车，工作面辅助运输为单轨或双轨无级绳绞车和小绞车运输。 矿井供电系统： （ 1）地面供电系统 二矿供电系统 35KV分别来自矿区 110/35KV 站和黄沙嘴 110/35KV 站，地面设有赛鱼站 （一级站） 、桃南站 （二级站） 、桑掌站 （一级站） 、北茹 站（二级站） 共 4个 35/6kV变电站。 赛 鱼 站 电源引自
12、 矿区 110kV/35kV变电站 ，安装 2台 16000kVA变压器；桃南变电站电源 35KV引自赛鱼变电站，安装有 2台 15000kVA变压器 ； 桑掌变电站 电源引自黄沙嘴 110/35KV 变电 站， 安装有 2 台 25000kVA 变压器 ；北茹降压站电源 35KV引自桑掌变电站，安装有 2台 12500kVA变压器。 5 （ 2）井下供电系统 井下有七个中央配供电系统组成，电源分别来自地面的赛鱼、桃南、桑掌、北茹四个变电站，共 18 趟入井线，井下主要配电室全部实现双回路供电。 桃南降压站： 通过 6105、 6205两趟电缆供给 560水平中央配电室 ,分别给一南翼联配、主
13、运 头部配、主运二部配、丈八二区配。 通过 6113、 6213两趟电缆，供给 470水平井底配电室。 通过 6117、 6217两趟电缆供给 470水平牵引配电室 ,分别给南大巷一配、南大巷正前配、五采区配、五采轨道巷配、七采区配、 80701 配、东斜井皮带配。 桑掌降压站： 通过 6211、 6111两趟电缆，供给 560 水平桑掌中央配 ,分别供给十三区一配、十三区三配、十三区四配、十五区口配、十五区一配、十五区二配、八号煤十三区配、八号煤十二区配。 通过 6212、 6112、两趟电缆供给 470 水平桑掌中央配，分别供 给十采区配、十采区二配。 通过 6109、 6209、两趟电缆
14、供给 470 水平桑掌中央配，分别供给八采区配、八采区二配、主运三部配。 赛鱼变电站（外南沟配电室）： 通过 613、 623两趟电缆，供给 470 水平西大巷配电室 ,分别供给六采南翼配、六采配。 北茹变电站： 通过 622#、 621#两趟电缆，供给 390 水平北茹中央配。 通过 617#、 618#两趟电缆，供给 390 水平北茹中央配，分别供给九采联配、八九一四配，南大巷正前配、九采配电点。 监测监控 地面设有瓦斯监测中心，采用 KJ4N型安全监测系统，进行 24 小时连续监测，新的 KJ4N 系统针对新版规程进行了很多功能升级和改进，符合现行 AQ6201-2006 煤矿安全监控系
15、统通用技术要求、 AQ1029-2007 煤矿安6 全监控系统及检测仪器使用管理规范及新颁布的其它监测监控相关标准 。 井下采用光纤以太网传输，交换机至监测分站采用总线传输，通讯满足 AQ6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求。井下监测监控设备为KJ2007DF 型分站，传感器传输距离大于 2 千米，电源箱选用六路 18V/350mA本安电源。现井下安装分站 71 台，模拟量传感器 258 枚，开停量传感 器139枚。开停量主要用来监测监控主扇风机、局扇风机、工作面闭锁开关、工作面机组、工作溜、后配溜的设备开停运行状态和运行状态参数；模拟量主要用来监测监控各采掘工作面的一氧化碳参数、瓦
16、斯参数、负压参数、风速参数和温度参数，全部实现了“瓦斯 -电”闭锁及二级断电，井下头面全部实现了瓦斯 -电、风 -电闭锁断电状态监测监控。 第二节 采区概况 本 采区可采储量为 1906万吨，采区服务年限为 12.7年； 采区在井田中的位置 九采区 东部为井田边界，西部相邻十采区， 南部为 尚未开采的十三采区 ，北部相邻五采区和七采区 。 （ 见图 二 ） 巷道布置 和装备情况 采区巷道布置：采区轨道巷、皮带巷、回风巷布置在 15#煤上分层中。 九采 区 皮带巷、九采 区 轨道巷， 九采 区 左、右 回风巷 ， 分别 作为九采 区 的运输、进风巷道和 回风巷道。 装备情况： 九采区 皮带巷 装
17、备一部SSJ-1200/2*250型胶带输送机，运输长度 米；九采 区轨道巷 装备一部JD-25 型绞车，运输长度 150 米和一部 WJ-950 型无极绳绞车，运输长度 300米。 生产系统 一、通风系统：工作面采用一进两回的通风系统， 新鲜风流经 九 采轨道巷、皮带巷进入 80909 进风巷到工作面；污风由工作面回风 和 内 错巷经九 采 南 回风巷、 390 水平南 回风 、最后 到北茹 回风井。 二、抽放系统：利用本工作面的上临近层 12#煤高抽巷，通过地面泵站进行瓦斯抽放。开采前及时调整高抽巷系统，调节压力，保证高抽巷风流方向由工作面向高抽巷，通过高抽巷闭墙与采区 600mm瓦斯管连
18、接，7 进行瓦斯抽放。 抽放观测：工作面初采及正常回采期间，通风五队要定期观测和调整高抽巷管路内 CH4流量及压力，保证合理抽放和工作面瓦斯不超限，每三天观测一次，保证工作面安全生产。 三、运输系统 ： 工作面割落与放落的煤分别经前溜、后溜、转载溜，通过顺槽皮带、九采区 皮 带巷、运至九采区煤仓中。 四、下料系统： 1、工作面下料由 470 水平南翼运输大巷、九采区轨道巷、回风顺槽到回风端头；进风顺槽所使用的材料、设备由 470 水平南翼运输大巷，经九采区轨道巷，运至进风顺槽各用料地点。 五、供水与排水系统： 1、在本工作面进风顺槽内铺设一趟 3寸管，且每 50m 安设一个三通阀门，给工作面进
19、风顺槽水幕、满足皮带巷消尘和各转载点消尘、电机冷却，以及采煤机喷雾和电机冷却。另设一趟 3寸管做排水管路用，并备用一台22KW 水泵，随时排除巷道内的积水。 2、在本工作面回风顺槽内铺设一趟 3 寸管，给回风顺槽水幕、工作面支架喷雾、溜头转载点消尘供水，以及为前后溜电机冷却供水。水管每 100m设一个三通阀门。另设一趟 3寸管，并备用一台 22KW 水泵，随时排除巷道内的积水。 3、进、回风顺槽的供水均来自于桑掌地面，经九采区轨道巷到进、回风顺槽，在进、回风顺槽口安设有分路阀门，在九采区轨道巷口安设有总阀门。进、回风顺槽排出的水经九采区轨道巷排水管排至 470 水平南翼运输大巷。 六、供液系统
20、： 在进风顺槽设备列车处，设置有一台乳化液箱及两台乳化液加压泵，给工作面液压支架及单体柱提供压力液。乳化液来自井上地面 ，液管送至九采区 轨道巷 ，再设一趟直径 50mm 的管为工作面进风巷的乳化液箱供液。 七、照明、信号及通讯系统 ： 8 1、照明 在工作面溜头、溜尾、工作面间隔 15m 处及设备列车上各安设一盏照明信号灯，共 12 盏。在每部设备机头各安设一盏安全防爆灯用作照明。 2、信号 工作面采煤机，前、后工作溜使用照明信号灯或语音通讯做联系信号，并设有可靠的急停装置与机组、前、后溜闭锁。进、回风顺槽运输系统内任意相邻两设备之间设置有往返语音声光信号装置进行联系。 3、通讯 在转载机，
21、皮带各机头处及配件库内各安设一部通讯电 话与井区调度站进行通讯联系。 第三节 地质特征 矿井基本地质情况 二矿井田含煤地层沉积于晚石炭世和早二叠世。含煤地层从老到新依次为上石炭统太原组，下二叠统山西组，下伏地层为中石炭统本溪组，上覆地层为下二叠统下石盒子组。 综合柱状图 （见图三） 由下而上依次叙述如下： 1、本溪组： 地层总厚度 40 60m，平均 53.7m，主要由灰黑色、灰色砂质泥岩、泥岩、细至中粒砂岩、铝土矿 (或铝质泥岩 )及 2 3 层石灰岩组成，含不稳定薄煤 2 4 层 (厚度一般小于 0.20m)。下部石灰岩，俗称香炉石，沉积较稳定，厚 2.2 5.5m，平均 4.0m，含纺缍
22、虫、海百合及腕足类化石；底部铝土矿 (或铝质泥岩 )，普遍发育，厚 5.0 13.0m，平均 9.4m，具鲕状结构，有滑感，其下常有厚 1.5m左右的鸡窝状赤铁矿或黄铁矿层。 2、太原组： 地层总厚度 90 130m，平均 118.67m，主要由黑灰色砂质泥岩、泥岩、灰白色砂岩，三层石灰岩及煤组成。与下伏地层本溪组连续沉积，其基底为灰白色细至中粒砂岩 (K1)，厚 0.8 15.3m，平均 5.0m，虽然厚度及岩性变化较大，但尚较稳定，可作为分界标志层。三层石灰岩沉积广泛，厚度稳定，是本组的良好标志层； 下层 K2灰岩，夹 2 3层海相泥岩，将灰岩分成 3 4 层，故称四节石，厚 3.2 14
23、.3m，平均 7.34m，井田西北角较厚，下距 K1砂岩平均 29.18m，含燧石结核或团块，含中国海百合 Sinocrinus Tien，分喙石燕 Choristites SP.等动物化石，底面向下 10m左右为 15 号9 煤；中层 K3灰岩，富含动物化石海百合茎 Sinocrinus Tien，由于海百合茎之横断面形若古钱，俗称“钱石”，厚 1.2 5.0m，平均 3.0m，下距 K2灰岩平均 12.92m， K3灰岩之下发育 13 号 煤层；上层 K4灰岩，性脆 、坚硬，风化后残留在地表者形状奇特，俗称“猴石”，厚 0.68 4.9m，平均 2.3m，含泥质较高。总的趋势是西部厚，东部
24、薄，下距 K3灰岩平均 20.77m，含动物化石分喙石燕 Choristites SP黄河角石 Huanghoceras SP.。 K4灰岩与K3灰岩之间含 12 号 煤； K4灰岩之上 6.0m 左右局部发育 K6砂岩，岩性与厚度变化较大，不稳定，但与 K4灰岩互为上下佐证，可做为本组标志层之一；K4灰岩，上距山西组底部 K7砂岩平均 38.16m，中间夹 8 号 、 9 号 煤。 8 号煤直接顶板砂质泥岩或泥岩，厚 4.0 16.0m，平均 11.60m，沉积稳定广泛，含大量黄铁矿和菱铁矿结核，含化石：带羊齿 Taeniopteris SP，脉羊齿Neuropteris SP.，舌形贝 L
25、inguia SP等，似应为一海相层，可做为煤层对比中的辅助标志层。本组含煤 7 9 层，其中可采煤层 5 层，即 8号 、9 号 、 12 号 、 13 号 、 15 号 煤层。 太原组地层是一套典型的海陆交互相含煤岩系，旋回结构明显，可分为 5 个沉积旋回。旋回的划分均以海退为旋回起点，海进停止为旋回终点。煤层以下为海退部分，煤层底界为海进开始，煤层以上为海进部分。海退部分岩 相组合复杂，稳定性差，为滨海相、泻湖相、滨海三角洲相、河床相、河漫相、沼泽相的砂岩、砂质泥岩及泥岩。海进部分岩相组合简单，稳定性好，为沼泽相、泻湖相；湖泊相、浅海相的煤层、砂质泥岩、泥岩、石灰岩。第旋回以 K1砂岩为
26、底界，向上经 15 号 煤到 K2灰岩顶部之砂质泥岩、泥岩；第旋回以凝灰质中粒砂岩 (俗称怪砂岩 )为下界，向上经 13号 煤到 K3灰岩顶部之砂质泥岩、泥岩；第旋回以 12 号 煤老底细粒砂岩为下界，向上经 12 号 煤到 K4灰岩顶部之砂质泥岩、泥岩；第旋回以 9 号 煤层老底细至中粒砂岩为下界，向上经 9号 煤到 9 号 煤直接顶 砂质泥岩及泥岩；第旋回以 8 号 煤老底细至中粒砂岩为下界，向上经 8 号 煤到 K7中至粗粒砂岩底面结束。 3、山西组： 地层厚 54 82m，平均 60.23m，主要由灰黑色砂质泥岩、泥岩，灰白色砂岩及煤组成，与下伏太原组地层连续沉积 (呈冲刷接触 )，含
27、织羊齿10 Empiectopteris SP芦木 Caiamites SP，轮叶 Annuiaria SP.，栉羊齿 Pecopteris SP等植物化石。基底为中至粗粒砂岩 K7，厚 0 18m，平均 6.0m，成份主要为石英、长石、石英岩岩屑，有少量的云母及磷灰石，磨圆 度由中等到好，分选中等，孔隙式、接触式胶结，胶结物多为硅质，有少量钙质，发育交错层理、波状层理及水平层理，属于三角洲平原上的分道河流沉积，层位较稳定，是本组的主要标志层。山西组共含煤 4 6 层，其中可采煤层为 3号 、 6号 两层。 山西组为一套复合的三角洲沉积体系，是在太原组顶部前三角洲、三角洲前缘沉积基础上发育的三
28、角洲体系的沉积。沉积旋回明显，每个旋回，均以三角洲平原分流河道沉积的砂岩开始，向上渐变为沼泽相的砂质泥岩、泥岩及煤，随着水介质的加深转入覆水沼泽环境。第旋回以 K7砂岩为底界，向上经 6 号 煤到 6 号 煤直接顶砂质泥岩、泥岩，为三角洲建设阶段的沉积；第旋回以 6 号 煤老顶砂岩为下界，向上经 3 号 煤到 3 号 煤直接顶砂质泥岩、泥岩，为三角洲废弃阶段的沉积；第旋回以 3 号 煤老顶为下界，向上经 1 号 、 2 号 煤到下石盒子组基底 K8砂岩底面，为三角洲建设阶段的产物。 4、下石盒子组： 地层总厚平均 145m，依据岩性及其风化特征可分为上、中、下三段。下段绿色岩层段，厚 30 6
29、0m，平均 45m，由灰绿色、黄绿色砂质泥岩、泥岩、细至中粒砂岩及 1 2 层薄煤 (厚度一般在 0.1m 左右 )组成。底部为 K8砂岩，俗称绿色基底，系 下石盒子组与山西组分界标志层，为细至中粒砂岩，厚 1.0 13.0m，平均 6.0m，厚度变化较大，局部呈透镜体，稳定性较差。中段黄色地层段，厚 40 70m，平均 55m，由黄色、黄绿色砂质泥岩和泥岩互层，细至中粒砂岩组成，风化后呈黄褐色或铁锈色。底部 K9砂岩为细至中粒砂岩，俗称黄色基底，厚 3.0 28.0m，平均 10.0m，岩性及厚度变化较大，呈球状风化。上段砂岩带，厚 20 60m，平均 45m，主要由灰色、灰白色、黄绿色中至粗粒砂岩及泥岩组成。顶部为 K10标志层，厚 1 18m，平均 5m，为含锰铁质、铝质泥岩，具 鲕状结构，风化后呈粉红色花斑，故称桃花页岩。野外极易识别，为上、下石盒子组地层分界线
