采矿工程毕业设计论文.doc

东泰矿业公司一号矿-620水平设计说明书前言山东东泰矿业有限公司一号矿（下简称一号矿）位于淄博市淄川区岭子镇境内，系属济东煤田（原章丘煤田）的最东部，与淄博煤田毗邻，隶属淄博市淄川区。一号矿水平有0水平、-350水平、-550水平；开采深度+150m-1100m，开采3、4、7、10煤层，3煤层厚度为0.720.88m，平均0.80m，煤层厚薄变化大，煤层上部的夹矸和伪顶变化也比较大，煤层开采条件复杂，局部变为不可采。4煤层厚度在可采储量区内为0.60.75m，平均0.68m，煤质较好。7煤层煤厚为1.222.55m，平均1.77m。7煤层原为矿井主采煤层，历经50多年的开采，现在只剩余极少量的边角煤和煤柱，无法布置正规面开采。10-23煤层在本井田大部分范围被岩浆侵入破坏，在无岩浆侵蚀区内，煤层厚度0.353.02m，平均1.44m，煤层下距含水徐灰50m，含水奥灰70m。因受徐、奥灰高承压水的威胁，只能条带开采。目前可采储量很少（浅部已经开采完毕）。2009年底分煤层可采储量分别为3煤层243.8万吨，4煤层46.3万吨，7煤层28.1万吨（全部为大巷煤柱和少量边角煤），10煤层122.8万吨。主采煤层为3、10煤层，4煤层为配采煤层。矿井服务年限7.5年；设计能力0.21Mt/a，核定生产能力0.72 Mt/a；核定通风能力0.75 Mt/a，2008年实际生产原煤45.4万t，2009年实际生产原煤56.7万t。一号矿采用斜井多水平开拓，目前生产水平为-350水平、-550水平。-350水平生产采区为410采区，双翼开拓，采用走向长壁后退式高档普采和炮采采煤法，全部陷落法管理顶板，截至2008年底410采区预计剩余可采储量8万t，仅布置414上工作面1个采煤工作面精采细采。待该工作面回采完毕后，-350水平不作为生产水平。根据山东省煤炭工业局关于加强煤矿安全生产工作的意见鲁煤安管【2010】162号文要求，“一个生产水平的大中型煤矿不得布置三个及以上采区、四个及以上采煤工作面同时生产。”，一号矿迫切需要布置一个-620辅助生产水平连同现-550生产水平同时生产，从而在较长时间内保证矿井核定生产能力和持续稳定生产。-620水平主采4煤层，位于现790采区一节座底东部，利用现有的790采区下山作为-620水平集中下山，布置有420采区和430采区，首采区（420采区）主方案巷道布置从790轨道下山座底七反三轨道上山一路横贯内开门掘进-620水平进风巷道530m，然后调线开门掘进420轨道上山，并通过420进风道与790采区顶盘车场相连。从790轨道下山4路横贯平推车场，调线反掘-620水平回风巷道65m与790皮带道座底上仓巷道贯通，然后正掘-620水平回风巷道270m与420风道上山、420轨道上山相连。-620水平回风道通过煤仓与420皮带道相连，并在煤仓上仓口布置煤仓进回风巷道，使煤仓形成独立的通风系统。430采区位于420采区的下部，两个采区共用一个煤仓。-620水平地质储量47.82万t，可采储量38.2万t，设计生产能力8万t/a，服务年限5年。-620水平首采面投产掘进巷道工程量3430m，投资费用1696.13万元（其中首采面设备及安装费1000万元）。根据山东省煤炭工业局关于加强煤矿安全生产工作的意见鲁煤安管【2010】162号文要求，两个水平同时生产的煤矿应按隶属关系经省属煤炭企业、市煤炭管理部门批准，报省煤炭工业局备案。依据煤矿安全规程及有关法律和被公司批准的“-620水平地质说明书”，编制-620水平设计如下，审批后执行。第一章 井田概况及地质特征第一节 井田概况 一、交通位置一号矿地理坐标在北纬363810364121、东经11744581174920。井田东部以20573500经线为界，其东部有禹王山断层（F1）与淄博煤田相邻，为勘探东边界。西部以朱家庄断层（F6）与本矿宝山井井田分界，南至10-2.3煤层露头，北至山东省国土资源厅2008年5月12日颁发的采矿许可证批准边界。全井田东西长5.2km，南北宽4.3km，面积22.47km2。胶济铁路自井田西北5km处横向穿过，西至济南与津浦线相连，通往全国各地；矿有铁路专用线在王村车站与胶济线接轨。此外，尚有济青公路和昆王公路，呈十字交叉穿过本井田，交通便利。 二、地形地貌及水系井田地形属山间谷地型，南部为奥陶系灰岩组成的山脉（+200+400m），北部为侏罗系地层和岩浆岩组成的白云山脉（+744m），南北高山所夹的山间凹地之间，有崇山山岗（+320m），使井田形成南北两个不对称的东西开口的槽状地形。南部槽较狭长，地形起伏不平；北部槽较平坦开阔，多为第四系沉积层覆盖，仅残留有芙蓉山、碾子山和太师山三个侏罗系地层组成的小山岗（+154+157m）。故井田地貌呈驼峰形，地面标高+100+320m。三个斜井口标高为：提矸副井Z=171.8m；提人副井Z=170.4m；主井Z=169.0m。井田内河流不发育，有4条季节性的河流：范阳河：在本井田西部边界呈南北流向，至井田中部偏北折向东，横穿井田汇入萌山水库。该河自上游接受沿途矿坑排水，常年有水，但水量不大，一般为300500m3/h。雨季大面积地表迳流水汇入该河，水量较大。1964年雨季，该河最高洪水位+165m。马当口河：在井田的中西部，属季节性河流，发源于井田南部山区，向北汇入范阳河，仅雨季短时过水，1964年最高洪水位+163m。十八道河：位于崇山南麓与井田走向大致平行，发源于崇山和南部奥灰山区两大分水岭之间的地表迳流水，并沿途接受矿坑排水，自岭子镇张家庄、下店、下河、杨家店、河洼、磁村镇上甘泉流出井田之外，汇入萌山水库。碾子山河：发源于碾子山北部山区的地表迳流水，自西北东南向流入碾子山水库，经溢洪道汇入范阳河，该河也是短时过水的季节性河流。三、气象及地震烈度井田区域属大陆季风性气候，四季分明，全年各月平均风速2.63.4m/s，全年最多风向C，频率27。春季干旱多西南风，夏季湿热多雨，秋季晴朗干旱，冬季干燥寒冷，少雪多风；冬季最短日照不足10小时，夏季白昼最长达15小时以上，年平均气温1314，地面结冰期一般从当年11月至次年的3月，最大冻土深度0.4m，土壤解冻期一般在2月中旬，最晚为3月上旬。井田区域内的大气降水情况，依据最近11年统计数字（19982009年），年平均降水量为736.8mm，其中1998年最大达939.4mm，2001年最小仅390.8mm，本区内大气降水具有明显的季节特征，多集中在78月份，占全年降水量的52%左右。据40余年来的统计，年降水量超过1000mm以上的有两个年份，即1964年的1350.1mm和1990年的1140.6mm，日降水量超过200mm的有两天，即1964年7月7日225.0 mm和1997年8月19日210.0mm。无雨期最长的是自1966年10月起至1967年6月止，连续9个月没有降水，是本井田有史以来最为干旱的一年。地震动峰值加速度（设计基本加速度）0.05g（抗震设防裂度6级），地震动反映谱特征周期0.45s（中硬）。历史上没有发生过地震。第二节 地质特征一、地质构造1、井田地质概况本井田位于岭子明水斜地的最东部，东以东降西升的禹王山断层(F1) 与淄博向斜相邻，西有西降东升的朱家庄断层（F6）与宝山矿分界。本井田位于两断层之间组成的地垒之中，并以两断层为东西自然边界。井田地层产状为向北倾斜的单斜构造，地层走向近东西，略有起伏，井田西端边界断层F6有近800m范围，因受断层牵引和水平位移，局部地层走向变化大，约为NW4550。从井田整体情况看，地层倾角变化规律是自浅而深逐渐变缓（2012）；在走向方向上，自西而东逐步变缓（2012）；在浅部和西部，因受断层挤压地层倾角达20以上。本井田属于构造中等局部偏复杂和主要煤层赋存稳定到较稳定井田。 2、地层本井田位于济东煤田东部，系古生代华北型含煤沉积，井田地层有寒武系、奥陶系、石炭系、二迭系、侏罗系和第四系组成。本井田可采煤层的赋存期为石炭系太原组和二叠系山西组，现简述如下：（1）石炭系（C）假整合于奥陶系石灰岩之上，为海陆交互相沉积，下统缺失，只存中上两统。中统为本溪组，上统为太原组。太原组（C3t）整合沉积于本溪组之上，下界面为11煤层底板，上界面为一灰以上3煤层底板砂岩或砂页岩底面，总厚度为68.79266.5m，平均172.14m，为本井田主要含煤地层。岩性有砂岩、砂质页岩、砂页岩、页岩、粘土页岩、薄层石灰岩及煤层组成，共含煤10余层，其中可采煤层有4煤层、7煤层和10-2、3煤层。（2）二叠系（P）整合接触于石炭系之上，下界面为3煤层底板砂岩或砂页岩底面，上界面为侏罗系底砾岩，为过渡陆相含煤沉积岩地层。井田地表零星出露，分下统和上统。下统分为山西组和下石盒子组。山西组（P1S）下界面为3煤层底板砂岩或砂页岩底面，上界面为惯称的“S”层砂岩底面，总厚度40.48121.19m，平均72.22m。岩性由砂岩、砂页岩、砂质页岩、页岩、粘土页岩和煤组成。颜色由灰、深灰、黑灰、灰黑至黑色，为主要含煤地段，共含煤5层，其中可采煤层有3煤层。3、褶皱及断层井田内以高角度正断层为主，断层倾角一般在70左右。落差大于10m的正断层共有11条，包括边界断层；另有3条逆断层即F11、F10、F4，分布在井田煤层露头之外和井田东南浅部。按断层落差大小可分为三等：落差50m以上的有6条，即F1-1、F1-2、F1-3、F6、F6-1、F6-2 。落差在3049m之间的有3条，即F13、F14、F9 。落差在1129m的有2条，F8、F12 。按断层走向可分为三组：近南北走向的共9条，即F1-1、F1-2、F1-3、F12、F6、F6-1、F6-2、F8、F9。近东西走向的一条，即F14。近北西向的一条，即F13 。二、岩浆岩1、区域岩浆活动情况本区岩浆活动剧烈，岩浆岩分布面广，并具有多期活动的特点。在煤田内部多以岩床、岩脉侵入形式出现，既对煤层造成严重破坏，又对水文地质条件产生重大影响。岩床：下至寒武系、上至侏罗系都有岩浆岩顺层理侵入，呈岩床产状。垂直剖面上多达数十层，仅侵入石炭、二迭系引起煤层破坏变质的就有十余层，对各可采和局部可采煤层均有不同程度的破坏。从各开采矿井煤层被侵蚀破坏的情况看，北部井田比南部井田严重，东部井田与西部井田差别不大。侵入岩体主要为辉绿岩，也有辉长岩和闪长斑岩。岩墙：主要分布在淄博向斜轴部，呈NW3040走向，为雁行排列，多达100余条。主要为辉绿岩，少数为煌斑岩、闪长斑岩、伟晶岩和细晶岩等。宽者l0m2Om，窄者3m5m。在西河、龙泉、石谷、北大井、双沟矿井下实见岩墙可与地表雁行排列的岩脉相对应。据野外实际踏勘，其中有的岩墙群一直延展到奥陶系灰岩露头区。2、岩浆活动对4煤层的影响受岩浆侵蚀破坏比较严重，在井田中深部仅有两小块区域未被侵蚀，但因煤层薄无开采价值；在井田西南及东南的中浅部残留部分未遭侵蚀块段，局部可采，岩浆侵蚀范围占井田总面积的43.68%。第三节 煤层及煤质一、煤层及煤质1、煤层可采煤层有3、4、7、10-2、3煤层。3煤 井田内仅局部可采。可采范围集中在井田的中部区域，厚度为0.601.32m，平均0.84m，煤层厚薄变化大，煤层上部的夹矸和伪顶变化也比较大，煤层开采条件复杂，局部变为不可采。4煤 上距3煤20.4325.42m，顶板为第一层石灰岩。煤层厚度在可采储量区内为0.60.75m，平均0.68m，煤质较好。7煤 上距4煤层56.3372.2m，下距三灰03.0m。 7煤在井田范围内多半遭岩浆侵蚀破坏，煤厚为1.222.55m，平均1.77m。7煤原为矿井主采煤层，历经50多年的开采，现在只剩余极少量的边角煤和煤柱，无法布置正规面开采。10-2、3煤 煤层在本井田大部范围被岩浆侵入破坏，在无岩浆侵蚀区内，煤层厚度0.353.02m，平均1.44m，煤层下局含水徐灰50m，含水奥灰70m。因受徐、奥灰高承压水的威胁，只能条带实采。目前可采储量很少（浅部已经开采完毕）。2、煤质3煤 条带状叶片状结构。以亮煤为主，夹镜煤、暗煤条带，横向上变化大，属半亮型煤。灰份（Ad）：原煤23.7637.87%，平均26.0%。挥发份（Vdaf）：原煤8.7415.28%，平均12.14%。全硫（Std）：原煤1.132.11%，平均1.89%。发热量（Qqrd）：原煤19.0325.71MJ/kg，平均24.76MJ/kg。粘结性指数（GRI）：1综上所述，3煤为中灰、中硫、中高发热量、无粘结性的贫煤、烟煤。4煤 均一结构，以镜煤为主，夹少量亮煤和暗煤，为光亮型煤。灰份（Ad）：原煤14.5718.47%，平均15.96%。挥发份（Vdaf）：原煤7.4513.26%，平均11.79%。全硫（Std）：原煤1.592.06%，平均1.76%。发热量（Qqrd）：原煤23.4729.64MJ/kg，平均28.46MJ/kg。粘结性指数（GRI）：12综上所述，4煤为低中灰、中硫、高发热量、无粘结性的贫煤。7煤 条带状均一结构，以镜煤为主，夹少量亮煤和暗煤，为光亮型煤。灰份（Ad）：原煤19.3735.65%，平均29.93%。挥发份（Vdaf）：原煤8.9516.2%，平均13.86%。全硫（Std）：原煤1.744.22%，平均2.97%。发热量（Qqrd）：原煤20.4129.44MJ/kg，平均22.78MJ/kg。粘结性指数（GRI）：2综上所述，7煤为中灰、中高硫、中高发热量、无粘结性的烟煤。10-2、3煤 均一结构，以亮煤和暗煤为主，夹少量镜煤和丝炭，为半暗型煤。灰份（Ad）：原煤26.7239.44%，平均30.77%。挥发份（Vdaf）：原煤9.8415.46%，平均12.16%。全硫（Std）：原煤2.483.34%，平均2.95%。发热量（Qqrd）：原煤18.8124.34MJ/kg，平均21.75MJ/kg。粘结性指数（GRI）：2二、煤层开采技术条件l、瓦斯1977年通过对矿井瓦斯进行等级鉴定，等级定级点瓦斯相对涌出量为14.82m3/t，定为高瓦斯矿井。自此，全矿井开始按高瓦斯矿井管理，每年矿井的瓦斯鉴定瓦斯相对涌出量均超过10 m3/t。2009年度矿井瓦斯鉴定：矿井瓦斯绝对涌出量为14.85m3/min,瓦斯相对涌出量为12.74m3/t,仍为高瓦斯矿井。2、煤尘及煤的自燃2007年7月，由山东煤田地质局山东煤炭质量检测中心对4个煤层爆炸性和煤自燃倾向性进行检测分析，3煤层煤尘爆炸指数为13.38%，7煤层煤尘爆炸指数为15.57%,10煤层煤尘爆炸指数为3.31%，均无爆炸性。4煤层煤尘爆炸指数为12.09%，有爆炸性。通过检测，4个煤层均为类不易自燃煤层。3、地温本井田地温变化规律是随着深度的增加而升高，在非煤系地层中，地温梯度一般在2/100m，在煤系地层中，地温梯度较高，一般在2.6/100m。平均地温梯度2.3/100m。4、地压地应力以大地静力场型为主，即主要来自上覆地层的应力。第四节 水文地质条件一、含水层与隔水层井田内主要含水层有7层，自上而下分述如下：1、第四系砂砾石层含水层本层主要由13层半胶结或不胶结的砂砾石组成，其间夹有砂土、粘土，厚度054m，在山间槽地广泛分布。砾石成分复杂，分选差、磨圆好。本层含水一般，受大气降水补给明显，含水大小随季节变化而变化。在基岩含水层的隐伏露头区，可向下补给基岩含水层。此外，在个别地段有流砂层，如一号井主斜井掘至55m时见流砂，斜长16m穿过，厚度5.4m，有少量涌水。2、 侏罗系砂岩含水层该段砂岩仅在井田深部有残存，砂岩粒度粗，靠近底部多为中粗砂岩及砾岩，裂隙发育，补给来源为碾子山露头区，接受大气降水及第四系含水层的渗入。该砂岩距煤层较远，对矿井充水性没有影响。3、石盒子组奎山段砂岩含水层该层砂岩厚度41.289.4m，平均厚度64.11m，粒度粗，裂隙发育，含水丰富，水位高，目前水位标高+117m左右。该层砂岩在东崇山、西崇山两座山的峰顶至北麓山坡，大面积裸露，达6km2以上，且在山坡地段有很多采石坑，雨季期间积水，大面积接受大气降水补给。此外，还有王村铝土矿已报废采空区积水，B层铝土上距奎山层砂岩间距114m左右，铝土矿采高3m，其采动裂隙也有一定渗透补给性。该层砂岩含水丰富，如50、104号孔的奎山层砂岩水在钻探施工中曾流出地面，其中104号孔在孔深213.46244.0m时，奎山层砂岩流水18m3/h，最大为37.5 m3/h。该砂岩水水质为HCO3-Ca型或HCO3-CaNa型，总硬度1020德国度，水质良好，是井田内较好的供水水源，目前大史村和杨古村等村民正饮用这层水。4、下二迭统山西组砂岩含水层该含水层组是13煤层之间的各层砂岩。其中1煤底板砂岩，厚度6.6m；2煤底板砂质页岩，有时相变为砂页岩或薄层砂岩交替沉积，厚度11.6m；3煤底板砂岩，厚度3.5m，在勘探过程中曾有6个钻孔在该层位漏水，说明其含水。它的补给水源主要是来自浅部露头区，大气降水补给，另一个补给水源是浅部各小煤矿开采1、2煤已停采废弃的采空区积水渗透补给。5、上石炭统太原组薄层灰岩及砂岩含水层本组煤系地层中有薄层灰岩5层及部分砂岩含水层，分述如下：薄层灰岩：一灰：厚度0.31.1m，平均0.57m，岩溶裂隙不发育，属弱含水层。 二、三、四灰：厚度较大，在井田内普遍发育，沉积稳定，裂隙发育，个别地段有小岩溶。其中二灰厚度1.12.5m，平均1.85m，下距7煤平均15.47m；三灰厚度0.72.48m，平均1.7m，在井田浅部为7煤直接底板，在井田西部及中深部7煤与该灰岩间夹有0.81.2m页岩；四灰厚度0.93.86m，平均2.4m，上距7煤17.67m。以上3层灰岩水的动储量，为矿井主要涌水来源。水质为HCO3SO4-CaNa型或HCO3SO4-KNa型。五灰：厚度02m，平均0.74m，沉积不稳定，在浅部、东部和深部区域沉缺，相变为砂质页岩，属弱含水层。砂岩：二灰底板砂岩：厚度1.5111.4m，平均6.5m，为泥矽质胶结，裂隙较发育，为砂岩裂隙水，属弱含水层。三灰底板砂岩：为细砂岩，厚度5.511.9m，平均8m，局部有裂隙水，属弱含水层，揭露时有淋水出现。以上诸含水层的水质较好，均为中性水。煤系地层中含水层有以下特点或规律：其一：各含水层的水量，受大气降水影响不十分明显，雨季水量略有增加，但增加幅度不大。其二：诸含水层的水位随矿井采掘活动的不断延深而水位也随之不断下降，即下部开采上部逐渐干枯。其三：除10-2、3煤外，其余三个可采煤层的涌水量与开采深度、采空区面积、产量的关系不明显，只能说略有增加。6、中石炭系徐家庄灰岩及徐上砂岩含水层徐灰属裂隙岩溶含水层，在井田浅部分为上下两层，而在井田深部，多分为3层，分3层的孔数占63.2%。徐厚0.43.6m，平均2.4m；徐和徐厚度不稳定，徐厚1.219.91m，平均8.41m，徐厚2.1510.7m，平均7.0m；徐和徐之间夹页岩或煤线，厚度为0.213.9m，平均1.53m；徐和徐之间夹页岩0.257.14m，平均1.72m。徐灰总厚度6.6926.6m，平均17.5m。上距10-2.3煤底19.149.52m，平均30.1m；下距奥灰21.342.7m，平均29.9m。徐灰的富水性较差，且极不均一，在井田浅部和构造复杂区含水性相对丰富，如矿供1号孔，揭露徐灰时涌水量126m3/h，井下徐4号孔涌水量180 m3/h；向深部裂隙发育程度和富水性均减弱，井田内共有9个徐灰抽水孔，s=9.9569.5m，Q最大8.4m3/h，q=0.000050.083L/sm。1993年5月12月在水文补勘中共有揭露徐灰钻孔13个，其中无水孔5个、有水孔8个（水量小于0.6 m3/h的孔4个，3180m3/h的孔4个）。徐灰受大气降水补给明显，年最高水位+130m左右、最低+80m左右，年水位差30m。水质一般为HCO3SO4-Ca Na型和HCO3SO4-Na型，矿化度508.071731.86mg/L。1994年7月26日8月13日先后对徐灰进行4次单孔或多孔联合放水试验（总放水时间277h，总放水量52017m3），证实：水位降深大，传导速度快且不均一，影响距离3500m以上，水位恢复较慢，有的恢复71.5h尚未恢复到初始水位，说明徐灰自身富水性差，且裂隙发育不均。从放射性同位素分析结果看，放水前后水中氚的含量下降，水龄增加，说明放水过程中徐灰除接受大气降水补给外，还可能得到了部分氚含量更低的深部奥灰水补给。即奥灰水在局部地段对徐灰存在越流补给，但补给较弱。徐上砂岩：厚度3.0318.8m，平均12.8m，裂隙较发育，因其距徐灰仅6.714.6m，平均10m左右，在断裂地段有接受徐灰对口补给或断层裂隙补给的可能，属弱含水层。水质为HCO3SO4-Na型或SO4-CaNa型。7、奥陶系厚层灰岩裂隙岩溶含水层该灰岩厚约820m，上距10-2.3煤底62.6597.73m，平均77.5m；上距徐灰底面21.342.7m，平均29.9m。在井田南部山区广泛裸露，露头面积71km2以上，接受大气降水的渗漏补给，补给量约3.7万m3/d。奥灰富水性在平面上明显不均匀，在井田西部构造复杂区和南部浅埋区，裂隙岩溶发育，含水丰富，18个钻孔单孔抽水量7.8216m3/h，q=0.01565.32L/sm，水质为HCO3-CaMg型和HCO3SO4-CaMg型，总硬度1027德国度，矿化度200500mg/L，水质良好，为本区工农业用水的主要水源。目前，有淄川区岭子水源地、周村区杨古水源地、王村铝土矿、滨岭煤矿及本矿等正在开采，开采量达5万m3/d左右。在井田深部，奥灰裂隙发育程度和富水性明显减弱，水循环条件变差，5个抽水孔单孔抽水量0.03610.8 m3/h，q=0.00020.135 L/sm。在水文补勘中共打奥灰孔6个，进入奥灰21.477.4m，单孔涌水量0.7813.8 m3/h，水质为SO4-CaMg型，矿化度达1943.82773.2mg/L，总硬度80120德国度。在深部施工的奥3、奥4、奥6号钻孔放水前后氚含量都有不同程度的下降，水龄增长，故奥灰深部水为连通性较好的封闭式的循环水，即深部没有泄漏通道。奥灰水位变化受大气降水制约明显，年最高水位+60+150m，最低水位+35+100m，年水位差3090m。最高水位一般迟后最大降雨1个月。井田内隔水层组较多，各主要含水层及含水段之间均有隔水层存在。主要隔水层(组)有：1、孝妇河段隔水层平均厚度201.6m，层间以杂色页岩为主, 隔水性较好。2、万山段隔水层平均厚度117.8m，以砂页岩、页岩、粘土页岩组成，隔水性较好。3、下二迭统下石盒子组隔水层平均厚度44.1m，已页岩为主，隔水性较好。4、一灰与二灰间的隔水层平均厚度44.9m，其间多为泥岩、粉砂岩，隔水性较好。一灰上部厚度20m左右区段主要由泥岩、粉砂岩组成，隔水性较好。5、二灰与三灰间的隔水层平均厚度18.5m，其间多为砂质页岩、粉砂岩，隔水性较好。6、三灰与四灰间的隔水层平均厚度14.2m，其间多为砂质页岩、砂岩，隔水性较好。6、四灰与五灰间的隔水层平均厚度6.8m，其间多为砂质页岩，隔水性较好。7、10-2、3煤与徐灰间的隔水层10-2、3煤与徐灰间距19.149.5m，平均30.1m。层间由沉积较稳定的粘土页岩、砂岩和砂质页岩组成，徐上砂岩位于该段的中间，厚度占42.9%。井田浅部，砂岩厚度较大，与徐灰和10-2、3煤的间距均较小，变化较大，向井田深部，砂岩粒度变细，厚度有所减小，与徐灰和10-2、3煤的间距增大，且较稳定，对隔水更有利。8、 徐灰与奥灰间的隔水层徐灰与奥灰间距21.342.7m，平均29.9m。层间由沉积较稳定的页岩、粘土页岩和G层铝土组成，井田浅部徐下砂岩沉积，厚度也较大，但到井田深部，徐下砂岩沉缺。所以，该段岩层隔水性能良好，在无构造破坏的情况下，徐灰和奥灰之间无水力联系。二、边界水文地质条件与断层导水性本井田位于区域水文地质单元中的岭子明水斜地的东部，在禹王山和朱家庄两条断层所切割成的地垒构造之中，朱家庄（F6）断层已证实不含水、不导水，而禹王山断层及其三条平行的附生断层，其总落差在1000m以上，故由于大断层的切割，使两断层上盘的徐灰、奥灰含水层通过断层裂隙补给本井田的条件基本不存在，也就是不存在东西向的侧向补给，而在井田的深部为封闭式无泄流区，只接受浅部（南部）补给，受地质构造影响，本井田为独立的水文地质块段。本井田地形属山间谷地，南部有奥陶系组成的山脉，北部为侏罗系地层和岩浆岩组成的白云山脉，南北高山所夹的山间凹地之间有崇山山岗，使本井田形成了两个不对称的槽状地形。井田内主要含水层有三类：第四系松散孔隙含水层，煤系地层中的薄层石灰岩及砂岩含水层，煤系基底奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层。第四系砂砾石层含水层，在基岩含水层的隐伏露头区，向下补给基岩含水层。个别地段有流砂层，如一号井主斜井掘至55m时见流砂，斜长16m，厚度5.4m，有少量涌水。侏罗系砂岩含水层，距煤层较远，对矿井充水性没有影响。上石盒子组奎山段砂岩含水层，下距煤层较远，故对矿井充水性没有影响，但在井田深部开凿井筒将会增加井筒涌水量。下二迭统山西组砂岩含水层，是3煤开采矿井涌水的主要水源，其富水性较弱，仅局部富水，对生产条件和劳动环境有一定影响，但不会造成危害。上石炭统太原组薄层灰岩及砂岩含水层，是7、10-2、3煤开采矿井涌水的重要组成部分。其中二、三、四灰及其顶底板砂岩厚度较大，属弱含水层，可直接参与矿井涌水，但不会造成危害。中石炭系徐家庄灰岩及徐上砂岩含水层，因其富水性不均一，水压高，与10-2、3煤间距相对较小，是10-2、3煤开采矿井涌水的主要来源之一，也是威胁10-2、3煤开采和矿井安全的主要含水层之一。但10-2、3煤储量均位于矿井深部，而深部裂隙发育程度和富水性均减弱，补给条件差，通过采取有效的防治水措施，可以实现安全开采，这已被开采实践证明。奥陶系厚层灰岩裂隙岩溶含水层，因其厚度大，富水性强，水压高，与10-2、3煤和徐灰间距相对较小，局部地段对徐灰存在一定的越流补给，是威胁10-2、3煤开采和矿井安全的主要含水层之一。但井田深部奥灰富水性减弱，顶面1540m段一般不含水，增加了隔水层厚度，对10-2、3煤开采和矿井安全的威胁程度减弱。井田范围内现正开采的地方煤矿共3对，大部分开采1、2、3、4煤，这些煤矿的停采报废采空区积水，以裂隙渗漏或渗透方式，源源不断的补给煤系地层中的诸多含水层，是矿井动储量补给水源的一部分。此外，关闭的地方煤矿相邻矿井均相互采通，部分矿井之间所砌筑的 “水闸墙”隔水性能不可靠。今后随地方煤矿的资源枯竭，将相继停采报废，采空区积水最终会以大量渗漏或涌入的方式流入一号矿-350水平。对此，应采取积极措施，予以防范。 第五节 储量-620水平区内共有勘探钻孔19个，赋存3、4、7、10煤层，其中350采区主采3煤层，预计2012年上半年采区储量回采完毕。7煤层受火成岩侵蚀严重，无开采价值。1040采区开采10煤层，并作为-550水平准备采区。-620水平开采4煤层，地质储量47.82万t，可采储量38.2万t。4煤层储量区内厚度0.300.75 m，平均0.57m，区内可采厚度为0.63m。第二章 开拓与开采第一节 水平划分原则及其概况一、水平划分原则由于-620水平走向短，倾向长，不适合单采区进行开采，为便于开采，该水平划分为上、下山两个采区进行回采。4煤层全区赋存较稳定，四周为火成岩侵蚀边界，结构简单。水平的划分考虑以下几个原则：1、尽可能利用现有的提升运输系统、通风系统、排水系统。2、利用火成岩侵蚀边界作为开采边界。3、该区下部西部，钻孔资料不全，布置采区时采用巷探的方法进行找煤扩量，进一步扩大开采边界。二、采区位置及概况根据煤层走向和煤层储量分布情况，以-620水平进回风巷为两采区的划分边界， -620水平进回风巷以上为一个采区，即420采区；-620水平进回风巷以下为一个采区，即430采区。1、420采区420采区位于一号矿风井以北1890 m，东为岩浆岩侵蚀区，西为煤层变薄区，南为F14断层，留有40m的保护煤柱，北为人为边界。地面无建筑物，多为耕地，地面标高+120m左右，井下标高在-528-617m之间，开采深度-648-737m。2、430采区430采区位于一号矿风井以北2510m，东、西、北部均为岩浆岩侵蚀变薄区域，南部为人为边界。东北部为F13断层，采区东部倾斜下方为770采区采空区，采区西部倾斜下方为790采区二节采空区，对开拓布置有一定影响。地面标高+120m左右，井下标高在-614.0-700m之间，开采深度-734.0-820m。第二节 开拓方式一、开拓方案根据4煤层地质构造情况及现790采区所形成的通风、排水、提升、运输等系统情况，设计两个方案：方案一：420采区从790采区座底七反三轨道上山一路横贯内开门掘进上山巷道，待找到4煤层后沿4煤层顶板起底共掘进530m作为-620水平进风道，然后调线掘进420轨道上山，通过420进风道与790采区顶盘车场绕道相连，并通过联络巷与420皮带道相连，形成进风系统；从790轨道下山4路横贯平推车场，调线反掘巷道65m与790皮带道座底上仓巷道贯通，然后正掘-620水平回风巷道270m与420风道上山相连，并通过煤仓与420皮带道相连，形成回风系统和运输系统。在420轨道上山西侧按巷道中至中25m间距平行布置420皮带道、420风道上山。单翼布置工作面开采420采区。430采区从-620水平进风道最东端按巷道中至中25m间距平行布置三条下山。首先在420轨道上山座底平推掘进甩车场，然后下山掘进430轨道下山，通过联络巷与430皮带道相连形成进风系统；430皮带道通过煤仓与-620水平回风道相连形成运输系统，通过联络巷与430风道、-620水平回风道相连形成回风系统。双翼布置工作面开采430采区。方案二：420采区从790采区座底七反三轨道上山一路横贯内开门掘进上山巷道，待找到4煤层后沿4煤层顶板起底共掘进530m作为-620水平进风道，然后按巷道中至中25m间距平行布置三条上山。420轨道上山通过联络巷与420皮带道相连，形成进风系统；从790轨道下山4路横贯平推车场，调线反掘巷道65m与790皮带道座底上仓巷道贯通，然后正掘-620水平回风巷道270m与420风道上山相连，并通过煤仓与420皮带道贯通，形成回风系统和运输系统。在420轨道上山西侧按巷道中至中25m间距平行布置420皮带道、420风道上山。单翼布置工作面开采420采区。430采区从-620水平进风道导线点D15#前71m处平推开掘甩车场，然后下山掘进430轨道下山，通过联络巷与430皮带道相连，形成进风系统；430皮带道通过煤仓与-620水平回风道相连形成运输系统，通过联络巷、绕道与430风道、-620水平回风道相连形成回风系统。双翼布置工作面开采430采区。在430轨道下山东侧按巷道中至中25m间距平行布置430皮带道、430风道下山。二、方案比较方案一方案二优点：1、能充分利用790采区三条下山和巷探工程量已形成的通风、运输、排水系统，减少延深工程量。2、该水平通风网路远、通风阻力大，掘进420进风道能够解决通风问题，并更利于瓦斯的管理。3、缩短运输路线，减少运输环节，提升设备更集中，减少采区设备投入，提高劳动效率。缺点：1、需全岩掘进420进风道350m，掘进工程量大于方案二。优点：1、能充分利用790采区三条下山和巷探工程量已形成的通风、运输、排水系统，减少延深工程量。缺点：1、该水平通风网路远、通风阻力大，不利于通风和瓦斯的管理。2、运输路线长，运输环节多，增加了提升设备，降低了劳动效率。通过两个方案比较，方案一开拓布局合理，有利于通风和瓦斯的管理，选择方案一为主导方案。三、主方案的主要生产系统1、运输系统（1）主要运输系统 采用宽带800mm皮带运输机运煤，工作面煤炭通过下出口皮带运输机经采区上下山运输机运至该水平煤仓,然后经-620水平回风道、790皮带上山运至-550水平井底煤仓。（2）辅助运输系统 420进风道、420轨道上山、430轨道下山均采用JD-55型绞车提升掘进煤、矸石、下放设备和材料。（3）在420轨道上山、430轨道下山安设乘人器上下人员。2、排水系统420上山采区内涌水通过巷道内水沟经420轨道上山、-620水平进风道、七反三轨道上山流入790采区水仓，最后通过排水管路经-550泵房排至地面。430下山采区涌水由采区水仓经水仓泵房排水管路排至-620水平进风道，然后经水沟流入790采区水仓，最后通过排水管路经-550泵房排至地面。3、通风系统420、430采区由420进风道和-620水平进风道进风经采区轨道、皮带道上下山进入各用风地点，然后由风道上下山经-620水平回风道、790采区总回风道，由风井排至地面。4、供电系统420采区由790采区变电所经-620水平进风道输送到420采区变电所，430采区由790采区变电所经-620水平进风道输送到430采区变电所，最后由各采区变电所输给采区内各用电地点。5、压风系统420、430采区均利用-550压风机房供风，经790回风道至790座底分两路供两采区各个采掘工作面。四、水平生产能力及服务年限-620水平地质储量47.82万t，可采储量38.2万t，420采区地质储量19.8万t，可采储量14.9万t，420采区、430采区年生产能力均为8万t，根据薄煤层普采工作面的生产能力、与4煤层配煤量、煤层赋存条件，-620水平正常情况下对420采区、430采区进行顺序开采的方法。确定-620水平生产能力为8万t/a。服务年限为 P = Z/（AK）式中： P服务年限 Z采区可采储量 万t A年生产能力 8万t/a K生产能力富余系数，取1.2P=14.9/（81.2 ）+(38.2-14.9) /（81.2 ）= 3.98（a）考虑到下山采区西部钻孔稀少、资料不全，4煤层储量有扩大的可能，所以-620水平服务年限预计为5.0年。五、水平涌水量计算-620水平面积0.54km2，按面积比拟法计算涌水量。正常涌水量Q正常=18.8m3/h最大涌水量Q最大=31.0m3/h-620水平的正常涌水量为18.8m3/h，最大涌水量31.0m3/h。六、4煤层的开采方式4煤层顶板为厚度约0.6m厚的石灰岩，工作面单巷布置、巷道采用沿空留巷、无护巷煤柱开采。各采煤工作面除最上一个工作面上出口，最下一个工作面皮带道外，其它工作面出口均兼上一工作面的皮带道和下一工作面的上出口。第三节 首采采区概况及其方案比较一、首采采区的选择420采区为-620水平上山开采采区，该采区地质构造简单，煤层赋存稳定，断层较少。上山掘进，采区涌水能够自然外排，节省排水设备的投资，尽快形成工作面，缓解矿井采场接续紧张的局面。首采420采区，运输环节较少，从技术上可行，经济上合理，所以选择420采区为首采采区。二、首采采区涌水量预计1、采区地表南部区域位置有范阳河由西向东南流迳，4煤层垂深633.0737.0m，埋深较大，对4煤层开采无影响，无其它水体。采区井下四周本煤层无采空区，在F14断层以南有积水，但不属于同一煤层，平面距离290m，因此对420采区无影响。东南部垂直下方小范围面积为770采空区，有积水，层间距为60m，留有16.1m防水隔离煤柱；采区西南垂直下方为1040东翼部分采空区，无积水，对420采区无影响。开采时的涌水主要是来自顶板砂岩水，不会对4煤层的开采造成危害。通过比拟法计算，采区内正常涌水量为7.3m3/h，最大涌水量为12.1m3/h。三、首采区的开拓方案方案一：420采区为上山单翼采区。从790采区座底七反三轨道上山一路横贯使用-620水平进风道做采区辅助轨道运输巷，然后调线沿4煤层上山掘进420采区轨道、皮带道、风道，三条上山均沿4煤层布置。420轨道上山通过420进风道与790采区顶盘相连形成轨道运输系统，并通过联络巷与420皮带道上山连接形成进风系统；从790轨道下山四路横贯布置-620水平回风道，并与420风道上山相连接形成回风系统；420皮带道上山通过煤仓与-620水平回风道相连接形成运煤系统。采区为“两进一回”通风方式，工作面为上行通风方式。方案二：420采区为上山单翼采区。从790采区座底七反三轨道上山一路横贯使用-620水平进风道做采区主要轨道运输巷，然后调线沿4煤层上山掘进420采区轨道、皮带道、风道，三条上山均沿4煤层布置。-620水平进风道与420轨道上山相连形成轨道运输系统，并通过联络巷与420皮带道上山连接形成进风系统；从790轨道下山四路横贯布置-620水平回风道，并与420风道上山相连接形成回风系统；420皮带道上山通过煤仓与-620水平回风道相连接形成运煤系统。采区为“两进一回”通风方式，工作面为上行通风方式。四、主要掘进工作量和费用比较由于二个方案的开拓形式不同，产生不同的技术、经济效果。为选择最佳方案，保证-620水平安全、经济合理的进行开拓和回采，对各方案的工程量和费用进行比较。1、采区设计方案的比较和选择（一）巷道掘进工程量及工程费用比较第方案 利用-620水平进风道做采区辅助轨道巷1、-620水平进风道，长度530m，在其顶部选用一台JD-55型调度绞车提升，主要用途为提矸、运料、进风、行人等。2、-620水平回风道，长度410m，选用一部SPJ-800型吊挂式皮带运输机，皮带安装长度350m。巷道主要用途为运送煤炭、回风、行人、敷设风水管路、电缆等。3、采区皮带上山，长度400m，选用一部SPJ-800型吊挂式皮带运输机，皮带安装长度350m。巷道主要用途为运送煤炭、进风、行人、敷设风水管路、电缆等。4、采区轨道上山，长度510m，在其顶部选用一台JD-55型调度绞车提升，主要用途为提矸、运料、进风、行人等。5、采区风道上山，长度510m，为采区专用回风上山。6、420进风道，长度350m，在其顶部选用一台JD-55型调度绞车提升，主要用途为提矸、运料、进风、行人等。该方案中420进风道、420轨道上山为采区主要轨道巷，-620水平进风道为采区辅助轨道巷。巷道掘进长度2755m，巷道工程量22279.8m3，巷道工程费用595.13万元，详见“420采区方案主体巷道工程量及工程（估算）费用明细表”。 420采区方案主体巷道工程量及工程（估算）费用明细表 序号巷道名称长度（m）荒断面（m2）工 程 量（m3）工程费用（万元）1-620水平回风道4108.583517.898.502-620水平进风道4706.543073.880.03420皮带上山4007.83313281.44420轨道上山5107.833993.3103.85420风道上山5108.144151.4107.96420进风道2908.582488.269.77车场30412.021442.440.48采区变电所3511.46401.111.29采区煤仓107.9879.82.23合计275522279.8595.13注：全岩巷道按280元/m3计算；半煤岩巷道按260元/m3计算。第方案 利用-620水平进风道做采区主要轨道巷1、-620水平进风道，长度500m，在其顶部选用一台JD-55型调度绞车提升，主要用途为提矸、运料、进风、行人等。2、-620水平回风道，长度410m，选用一部SPJ-800型吊挂式皮带运输机，皮带安装长度350m。巷道主要用途为运送煤炭、回风、行人、敷设风水管路、电缆等。3、采区皮带上山，长度400m，选用一部SPJ-800型吊挂式皮带运输机，皮带安装长度350m。巷道主要用途为运送煤炭、进风、行人、敷设风水管路、电缆等。4、采区轨道上山，长度510m，在其顶部选用一台JD-55型调度绞车提升，主要用途为提矸、运料、进风、行人等。5、采区风道上山，长度510m，为采区专用回风上山。该方案主体巷道掘进长度2405m，巷道工程量19070.4m3，巷道工程费用505.23万元，详见“420采区方案主体巷道工程量及工程（估算）费用明细表” 420采区方案主体巷道工程量及工程（估算）费用明细表 序号巷道名称长 度（m）荒 断 面（m2）工 程 量（m3）工程费用（万元）1-620水平回风道4108.583517.898.502-620水平进风道4706.543073.880.03420皮带上山4007.83313281.44420轨道上山5107.833993.3103.85420风道上山5108.144