刘河井田毕业设计说明书.docx

目录毕业设计说明书摘要- 3 -1 矿区概况及井田地质特征- 4 -1.1 矿区概况- 4 -1.2 井田地质特征- 7 -1.3 煤层特征- 21 -2 井田境界和储量- 24 -2.1 井田境界- 24 -2.2 储量- 24 -2.3 矿井可采储量- 26 -3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限- 29 -3.1 矿井工作制度- 29 -3.2 矿井设计生产能力及服务年限- 29 -4 井田开拓- 30 -4.1 井田开拓的基本问题- 30 -4.2 矿井基本巷道- 33 -5 准备方式-采区巷道布置- 40 -5.1 煤层的地质特征- 40 -5.2 采区巷道布置及生产系统- 41 -5.3 采区车场选型设计- 44 -6 采煤方法- 45 -6.1 采煤工艺方式- 45 -6.2 回采巷道布置- 46 -7 井下运输- 48 -7.1概述- 48 -7.2采区运输设备选择- 48 -7.3大巷运输设备选择- 48 -8 矿井提升- 56 -8.1 概述- 56 -8.2 主副井提升- 56 -9 矿井通风及安全技术- 57 -9.1 矿井通风系统选择- 57 -9.2 防止特殊灾害的安全措施- 58 -10 设计矿井基本技术经济指标- 62 -参考文献- 65 -毕业设计说明书摘要刘河井田位于河南省永城市东北21km处，永夏矿区东北部，行政区划属于永城市刘河乡管辖。矿井设计生产能力为450kta，服务年限24.9a，鉴于矿井外围还有丰富的资源 ，可以补勘后申请利用，矿井主要环节均留有富裕，其中井筒提升可以满足年产600kt原煤的要求。设计推荐立井开拓方式，以一对立井2个水平开拓全井田，第一水平标高-400m，第二水平标高-575m。立井表土段施工方法为冻结凿井。鉴于本矿井属低瓦斯矿且含量不大，根据国内箕斗井回风的成功经验，设计推荐初期采用中央并列式通风方式，利用箕斗井兼作回风井，既满足矿井通风要求，又减少了初期投资。后期在井田南部石河村附近建一回风立井，形成中央边界式通风方式。本井田煤层平均厚度2.67m，设计一次采全高。选用高档炮采采煤方法，全部陷落法管理顶板。根据煤层赋存条件及开拓部署，首采区域，煤层倾角312，布置倾斜长壁后退式开采。1 矿区概况及井田地质特征1.1 矿区概况1.1.1地理位置刘河井田位于河南省永城市东北21km处，永夏矿区东北部，属于永城市刘河乡管辖，茴村刘河公路从井田中部穿过，在茴村与永城徐州公路相接。1.1.2地形特点井田位于黄淮冲积平原中部，地势平坦，地面标高+32+36m，相对高差14m。区内第四系全新统亚粘土夹粘土广泛分布，松散沉积物厚度稳定，本区地貌类型属堆积地形。1.1.3交通条件刘河井田距附近主要城市距离：距商丘火车站95km，距徐州88km，距夏邑车站55km，距百善集车站30km，距新庄矿铁路装车站14km，区内公路四通八达，交通便利。矿井交通位置见附图1.1.4矿区内煤矿分布及其他工业和农业生产情况本区所在永夏矿区为豫东重要煤炭基地之一，区内有永煤集团和神火集团所辖7对煤矿以及为煤炭工业服务的工矿企业。农业方面，本区耕地多为旱地，农作物以小麦和玉米为主。矿井交通位置图1.1.5矿区的电力供应来源主供电源取自神火工业园220kv变电所，备用电源取自葛店北风井。1.1.6矿区的气候条件本区为半湿润、半干旱的大陆性气候。夏季炎热，冬季寒冷，四季分明。年平均气温14.4，最高气温41.5(1966年7月18日)，最低气温-23.4(1969年2月15日)。多年平均降水量871.3mm，年最大降水量1518.6mm (1963年)，年最小降雨量556.2mm (1973年)，降雨集中在78月，占全年总降水量50%，年均蒸发量1821.1mm，丰水周期一般为810年，干旱周期一般为1025年。降雪和冰冻约在本年11月至翌年3月底，最大冻土深21cm。夏季多东南风和南风，冬季多西北风和西风，年平均风速3.4m/s，最大风速20m/s。1.1.7矿区的水文情况区内地表水系不发育，无河流通过，区外自北向南有王引河、沱河两条季节性河流，两河流均属于淮河水系，具有雨季流量剧增、旱季干旱无水、暴雨后地表水排泄不良以致积水内涝成灾的情况。王引河位于井田外东部，1956年实测最大流量46.6 m3/s，最高水位39.70m。沱河位于井田外西部，1963年8月9日实测最高水位34.79m，流量384m3/s。1.2 井田地质特征1.2.1井田地形井田位于黄淮冲积平原中部，地势平坦，地面标高+32+36m，相对高差14m。区内第四系全新统亚粘土夹粘土广泛分布，松散沉积物厚度稳定，本区地貌类型属堆积地形。1.2.2井田勘探程度本井田的勘探属于精查勘探1.2.3井田地层概述本区属华北地层区鲁西分区徐州小区。本井田全部被新生界所履盖，据钻孔揭露，地层由老至新有：奥陶系中统、石炭系、二迭系、第三系和第四系。简述于下:1.2.3.1中奥陶统马家沟组（o2）本组厚206.56423.32m，井田内钻孔揭露最大厚度50.60m。上部为灰色薄中厚层白云岩夹泥岩、白云岩及灰岩，下部为中厚层豹皮灰岩、白云质灰岩、含硅质结核灰岩，具缝合线致密质纯，含少量头足类化石，与下伏地层为整合接触。1.2.3.2石炭系（c）（1）中石炭统本溪组（c2）区内有4个钻孔揭露，其厚度为19.8040.04m，平均29.36m，岩性由浅灰色含铝泥岩、暗紫红色铁质泥岩、砂岩组成，中下部铝质泥岩为本区标志层（k1），含有较多鲕粒及大量黄铁矿结核，本组底部为古风化壳，常见有紫红色含铁质砾状包裹体的铝质泥岩，与下伏o2地层呈假整合接触。（2）上石炭统太原群（c3）本群厚度90.53111.84m，平均厚度100.32m，由石灰岩、深灰色泥岩、砂质泥岩及砂岩和煤层组成，含煤46层，多集中在中下部。本群底部以一1煤底板与本溪组分界，呈整合接触。根据岩性特点，本群可划分为三段：太原群下段：从一1煤层底界l4灰岩顶界，平均厚度31.13m，该段主要由l1 l4四层石灰岩及薄煤层组成。底部为l1+2厚层状灰岩，其上部夹燧石团块及黄铁矿结核，厚度大（11m左右）且稳定，为本区标志层（k2）。中部为泥岩和砂质泥岩，具水平层理和小型波状层理，含少量黄铁矿和菱铁矿结核。上部为l4、l4灰岩，可见蜓类和海百合茎化石，l4含燧石结核。太原群中段：从l4灰岩顶界l7灰岩底界，岩性主要由泥岩、砂质泥岩、中、细粒砂岩、薄煤层组成，时夹薄层石灰岩，平均厚度31.50m。该段是太原群薄煤较发育段，含煤一般3层，厚度0.40.76m，均无工业价值。太原群上段：从l7灰岩底界l10灰岩顶界，平均厚度37.69m。以厚层状石灰岩为主，夹泥岩、砂质泥岩及粉砂岩。该段l7、l8灰岩厚度较大且稳定，单层厚度一般58m，顶部石灰岩为本区标志层（k3），平均厚度2.35m。1.2.3.3二迭系（p）本区二迭系划分为下二迭统山西组、下石盒子组，上二迭统上石盒子组，平顶山组及石千峰组，总厚度1700m左右，分述于下。（1）下二迭统（p1）山西组（p11）该组地层厚度82.06109.81m，平均92.87m，它由一套灰深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、中细粒砂岩及煤层组成，共含煤14层，位于中部的二2煤层全区可采，为本区主采煤层。顶以k4下的沙锅窑砂岩底界，下至k3石灰岩顶为界。根据岩性岩相本组可分为三段：山西组下段：由深灰色、灰色中细粒砂岩为主，夹泥岩、砂质泥岩及风砂岩组成，沉积构造主要是水平层理，脉状层理，透镜状层理及波状层理。山西组中段：由二2煤层、泥岩、粉砂岩及细粒砂岩组成。煤层底板多为深灰色泥岩、砂质泥岩，36勘探线以南煤层顶板多为细粒砂岩，距二2煤顶10m左右，局部发育二3、二4煤层，但不可采，从岩性岩相分析，二2煤层受三角洲平原上的分流河道和决口扇冲刷，故局部有砂体与二2煤接触，并使煤层变薄。山西组上段：由灰浅灰色泥岩、砂质泥岩及中细粒砂岩组成。下石盒子组（p12）本组为煤系主要含煤段之一，由灰深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细中粒砂岩和煤层组成，厚度65.64112.64m，平均厚度86.58m，含煤211层，其中三22、三32、三4煤较为发育，仅三32煤小面积可采。底部以一层厚3.46m的细中粒砂岩（相当于砂窝窑砂岩）与山西组分界，顶部以k5砂岩底界与上石盒子组分界，呈整合接触关系。根据岩性岩相本组可分为三段：底部砂岩段：底部以中、细粒砂岩（相当于砂窝窑砂岩），底界到三1煤底界。该段以泥岩为主，底部的砂窝窑砂岩38线附近相变为粉砂岩和砂质泥岩，其他地段较为稳定，厚度09.42m，一般厚度3.46m，易辨认，其上为灰灰白色泥岩和高岭石泥岩。厚层状高岭石泥岩富含菱铁质鲕粒，高岭石含量在8085%，厚度稳定，一般在4.9m左右，分布面积广，岩性特殊，为良好的标志层（k3）。中部含煤段：自三1煤底界到三4煤顶界，该段为下石河子组煤层富集段，共含煤210层,从整体上来看，该段中部的中、细粒砂岩层又截然地把三1、三2与三3、三4煤分成上下两个小的含煤组。下部以灰色泥岩、煤层组成，含煤14层，即三1、三21、三22、三23、煤，其中三23煤层不稳定，局部见可采点，其他煤层极不发育。中部以中粒砂岩为主，夹砂质泥岩、泥岩，该层砂岩厚度较稳定，全区发育，是区分三2、三3煤层的重要标志，岩性为灰深灰色，成分以石英为主，少含长石、暗色矿物。上部为深灰色灰色泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩，含煤16层，即三31、三32、三33、三41、三42等煤层，局部三32分叉成两层上部砂泥岩段：岩性以砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及三5煤组成，三5煤属极不发育煤层。（2）上二迭统上石盒子组（p1 2）第一段（p1-1 1）：本段从底部的k5砂岩底界面至k6砂岩底界，呈整合接触，厚度98.56147.94m，平均厚度119.96m，岩性以泥岩、砂质泥岩、细粒中粒砂岩为主，局部含煤线。底部k5砂岩为灰浅灰色，中细粒砂岩，局部为粉砂岩，具交错层理和缓波状层理，含黑色泥岩包体，经显微鉴定：岩性以石英为主，岩屑、长石次之，颗粒呈次园状，分选较好，特征明显，易辨认，为良好标志层，厚度3.0621.16m，平均厚度7.06m。中部及上部以粉砂岩、砂质泥岩为主，夹细中粒砂岩，局部具紫斑，上部含煤线及碳质泥岩，相当于四煤层层位。第二段（p1-2 2）：底部以k6砂岩底界面至k7砂岩底界，本段以灰色、暗紫红色、灰绿色泥岩，砂质泥岩，砂岩及薄煤层（五1、五2、五3、等不可采煤层）组成，厚度219.10m，仅有4011孔揭露。底部灰白色中粗粒石英砂岩（k6），底部含细砾，具交错层理，硅质胶结，分选性较好，呈次园状次菱角状，厚度9.5440.40m，平均厚度20.90m，全区稳定，易与k5砂岩区别。中部及上部以粉砂岩、砂质泥岩为主，呈灰色及紫红色，中部可见五煤，厚度小，不稳定，局部泥岩中含细小菱铁质鲕粒，本段底层与下伏地层呈整合接触。第三段（p1-3 2）：本段底以k7砂岩底界面至k8砂岩底界，岩性以灰绿色、紫红色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、薄层砂岩组成，厚度181.90222.00m，平均厚度214.82m。底部k7砂岩，浅灰灰绿色，中细粒结构，成分以石英为主，次为长石，硅泥质胶结，厚度变化较大，不稳定。该段地层与下伏地层呈整合接触关系。第四段（p1-4 2）：本段以底部k8砂岩底至平顶山砂岩（p2 2）底，与下伏地层呈整合接触关系，该段岩性为灰绿色、紫红色和紫斑泥岩，砂质泥岩、粉砂岩、夹薄层绿色中细粒砂岩。底部的k8砂岩为灰绿色灰白色，中粒结构，成分以石英为主，常含石英细砾石，硅质胶结，较坚硬，厚度12.22m（仅有4011、42-10孔揭露），全段厚度145.57193.15m，平均厚度165.12m。（3）平顶山组（p2 2）：本段主要岩性为灰白色中粗粒砂岩，局部为细粒，中部常夹紫红色、灰绿色砂质泥岩及泥岩薄层。成分以石英为主，次为长石及少量暗色矿物，每分层底部均含石英细砾，正粒序较为明显，硅质胶结，分选较差，为次园菱角状，空隙式基底式胶结，岩性特殊，易于辨认，是寻找含煤地层的重要标志（k9），42-10孔揭露厚度为115.94m，与下伏地层呈整合接触。（4）石千峰组（p3 2）：本段地层由细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩组成，局部夹有紫红设砂质泥岩，其特点是颜色较杂，以灰绿色为主，含钙质结核，中细粒砂岩以石英为主，硅泥质胶结，42-10孔揭露厚112.92m，与下伏地层呈整合接触。1.2.3.4上第三系（n）本系以粘土、砂质粘土为主，成岩较好，弱固体半固体，夹细中粒砂49层，厚度2.2017.5m，粘土及砂质粘土为灰绿色及紫斑含钙质结核。下部具一层32.80m的亚粘土，岩性为绿色，含铝质、细腻，具可塑性。该系底部大部分为亚粘土，局部为砾石层及细砂岩，厚度108.10177.05m，平均厚度142.81m，与下伏地层呈不整合接触，这就是俗称的“天窗区”。1.2.3.5第四系（q）本系由黄土、灰黄色粘土、砂质粘土夹细砂及中砂层，成岩较差，不固（胶）结弱固（胶）结，上部一般为砂质粘土、粘土及细砂，较松散，透水性强，底部为砂层与下伏地层（n）呈不整合接触，厚度68.33113.40m，平均厚度87.15m。1.2.4井田地质构造本井田位于永夏复式背斜北端东翼，夹持于f28断层和f101断层之间，受北北东向断裂的控制。地层走向40线以南为北北东，以北逐渐变为北北西向，倾向南东北东，倾角为532，区内构造以北北东向断裂为主，并发育有宽缓褶皱，即本区断裂与褶皱并存、以断裂为主。大的主干断层两侧多发育次一级的小型分支断层。1.2.4.1褶曲构造（1）本区褶曲构造主要是王楼背斜，其轴部位于f28断层东侧，是永城大背斜的次一级构造。褶曲轴部被f32断层切割，轴向北北东，延伸约7km ，在本区3238线之间的隆起地带，轴部出露有太原组地层，延伸到44线尖灭，两翼地层倾角10左右，背斜西翼被f28断层切割，东翼延展较宽。 （2）此外，区内外还有东西向的短轴向背斜和宽缓的小型波状起伏，如f28断层西侧、f4断层东侧表现的次级褶曲较为明显，但规模不大，轴迹不明显，对本区煤层总体赋存形态并不构成原则性影响。1.2.4.2断裂构造经勘探查明，区内落差大于100m的断层 6条（f28、f32、f4、f4-2、f4-3、f101），10030m的断层7条 （f104、f4-1、f104、f109、f28-2、f28-3、f28-4），小于30m的断层4条（f104-1、f106、f108、f109-1），详见井田断层情况一览表1.2.4.3岩浆岩侵入及天然焦范围永夏矿区至少先后有两期岩浆岩侵入，灰绿岩侵入较早，为华力西晚期，花岗斑岩为燕山晚期。华力西晚期已有基性岩浆侵入寒武奥陶系地层，继而在燕山运动晚期受深大断裂及前期岩浆活动的影响，大量的岩浆喷出和侵入煤系地层。由图中可以看出，勘探区的南部、北部和f32断层以西，均有大面积天然焦分布，其原因是由于岩浆侵入二2煤层及附近地层所产生的热力变质作用所致，分布范围广，面积大。井田范围内煤层受岩浆侵入不甚明显，初期采区未发现岩浆侵入二2煤层，煤变质程度相对较低。表1-2-1 井 田 断 层 情 况 一 览 表断层编号性质力学性质产 状延伸长度(km)落度(m)控制点和地震测线控制程度走向倾向倾角()f28正压扭n10e nw708661563250、4002、4203、38-6孔，地震测线32、33、34、35、38、39、139、40、44、45、41、42、43、a5、b6、c2已控制f28-1正压扭n5enw7231303801孔，地震测线：139、40、41、42、43、a2、b3基本控制f28-2正n10esw70473250孔查出f28-3正压扭n10enw680.5354002孔查出f28-4正压扭n15esw680.55304203孔查出f107正压扭n36esw450.803045地震测线：41、25、a1、b1查出f109正压扭n10ese652.825704401孔，地震测线：43、44、45、b2、c2已控制f106正压扭n10esw6011020地震测线：45、a1查 出f32正压扭n15enw505361753803、4004、39-2、4608、40-16、41-2、4206、4402孔，地震测线：38、39、139、40、41、42、43、44、45、a1、b8已查明f32-1正压扭n5enw550.805041-2孔，地震测线：41、a1查出f106正压扭n15ese641.882841-5孔，地震测线：40、41、42、a1、b2已查明f104正压扭n25ese671.615-5039-4、40-15孔，地震测线：38、39、139、40、a2、b2查出f104-1正压扭n25ese670.352039-4查出f43正压扭n15ene6851269f4正压扭n25ese678302953205、3407、38-8、42-10孔，地震测线：32、33、34、35、36、37、38、39、139、40、41、42、43、44、45、15、a7、b8、c1已控制f4-1正压扭n12ese501.415563607孔，地震测线：35、36、37、a2、b1已控制f4-2正压扭n23ese731.112108地震测线：139、39、a1、b2查出f4-3正压扭n55ese731186地震测线：139、a1查出f101正压扭n25ese71832100地震测线：32、35、36、38、39、139、a4、c2基本控制f101-1正压扭n35ese510.7253207孔查出f102正压扭n45ese711.53670322孔，地震测线：15、32、33、b3已控制1.2.5井田的水文地质特征1.2.5.1区域水文地质概况该区属黄淮冲积平原东部，地势平坦，全井田被新生界松散沉积物覆盖，厚度190270m，下伏二迭系、石炭系和奥陶系岩层，本区近晚期新构造运动处于缓慢下降过程，地表水系、河流阶地和沟谷均不发育。1.2.5.2井田水文地质条件茴村勘探区处在区域水文地质单元的滞缓径流区，井田被一系列近北东向的断层切割，尤其是井田东、西两侧被落差较大的高角度正断层切割，在垂向上形成一系列南北向长条状地垒，各条块间水力联系受到限制。虽然井田内各个含水组的水文地质条件与区域上基本一致，但是基岩地下水的补给、径流、排泄条件及其赋存状态，均受边界断层的控制和影响。（1）含水层与隔水层按水文地质特征，并结合井田具体情况，从上至下划分为六个含水组，现分述如下：第三、四系孔隙水含水组第三、四系沉积层一般厚度200240m，总的趋势，自北向南由厚变薄。35线以南地区厚度一般小于220m，35线至40线以西之间小于240m，40线以北大于240m。新生界最底层岩层一般是良好的隔水层，厚度大，以粘土为主，但在井田中部的39线40线一带和沿二2煤层露头的37-1孔、3406孔及区外的35-1孔附近为“天窗”分布区（新生界最底层岩层为含水层）。另外，还有一种情况是新生界局部地带的最底层虽是隔水层，但岩性为亚粘土，一般厚度25m，而上部岩层则是质纯、分选性好的中砂和细砂层，含水性较好，厚度也较大，在开采后期，原始受力状态遭到破坏后，可与下伏基岩含水组发生水力联系。本含水层组可分为六个含水段（见表1-4-1）。表1-4-1 第三、四系含水层组各含水段水文地质特征表特征编号深度（m）起止时代岩性层数厚 两极值度 一般水力性质分布特征隔水层岩性114.0434.08q4粉砂中砂159.7021.78105孔隙潜水厚层状层状粘土亚粘土285.9087.64q1-3中砂细纱124.106.6056孔隙承压水层状似层状粘土3156.8163.11细砂中砂162.1015.50810同上层状薄层状粘土4n2 2砂中砂1211.9022.401520同上层状厚层状铝质粘土5181.20198.70n1 2细砂中砂121.805.0534同上薄层状条带状含少量钙质粘土6228.84237.68n1细砂中砂136.196.9066.5同上透镜状钙质粘土以上六个含水段中的第一个含水组的富水性和水质都比较好。第四个含水段,虽然也有较好的富水性，但根据38-8孔抽水流场分析，其流场的补给时间约为抽水持续时间的4.3倍，说明补给条件差，而从区域上分析，该含水层的补给条件和富水性都比较好，是供水的目的层，因此第四含水段仍可作为中小型供水水源。上述诸含水段之间，普遍有良好的隔水层。一般情况下无水力联系，以层间水平运动为主。（2）基岩风化带裂隙承压含水组基岩风化带主要由砂岩、泥岩和砂质泥岩所组成，底界以风化带发育深度为准，厚度2030m，一般25m，作为地下水储存、运移场所的风化节理裂隙，不甚发育，延伸浅，消失快，随深度增加而减弱，并有泥质及岩屑充填，节理面上常见许多锈黄色铁质及褐色锰质薄膜，富水性不均匀，自上向下逐渐变弱，垂直运动为主。基岩风化带在无“天窗”的情况下，与上覆含水层无水力联系，钻进过程中未发现漏水现象，冲洗液消耗量不大。据37-4孔抽水证明，流场范围内，岩层含水性较弱，补给源贫乏，水位复原时间长于抽水持续时间的1.5倍，以消耗静储量为主。地质报告通过与新庄井田抽水成果对比也证明了风化带富水性微弱，渗透性能差，属弱含水岩组。但是，在3940线以浅一带以及煤层露头区的个别地段，第三、四系的最底层为含水层时，该含水组则接受上部孔隙承压水的补给，水文地质条件变得复杂。（3）二2煤层上（60m）砂岩裂隙承压水含水组由二2煤层上60m范围内的细、中粒砂岩组成，是二2煤的直接充水岩组，砂岩层数最多8层，最少1层，一般35层，厚度715m。砂岩厚度较大的区段有三个：中部411孔3805孔：呈南北向带状，厚度大于20m，最厚的39-4孔达27.01m；南部3406孔3204孔：呈南北向带状，厚度大于20m；42线以北：厚度最大，4608孔大于55m，节理裂隙不甚发育，且多被白色方解石脉充填。钻进时冲洗液消耗量不大，一般小于0.5m3/h，大于1m3/h的钻孔有41-5孔等4个钻孔。根据37-2孔水位恢复曲线反映，流场补给条件不佳，导水性差，水位恢复曲线计算出的渗透系数比裘布依公式计算值还小31%，偏小原因是因为井旁富水性强于流场平均值所引起的，其稳定流抽水实验结果的一组数据显示，该含水组补给源不足，透水性能差，富水性弱。地质报告根据本含水组与第三、四系和风化带含水组的重迭关系和采用经验公式计算出的导水裂隙带高度（如表1-3-3），可将该含水组相对的分为三种不同的水文地质情形，具体如下。表1-3-3 导水裂隙带高度计算表裂隙带最大高度（m）计算公式适用条件39.84h=100m (1.4m+4.16)+6.03m=2.67水平及倾斜、缓倾斜煤层隔水性能好的中硬覆盖岩层情形1：二2煤层至基岩风化面厚度小于35m，导水裂隙带顶部已进入第三、四系含水组。此情形沿二2煤层露头呈带状分布，范围较小。在区内“天窗”地段，则与第三、四系、基岩风化带含水组发生水力联系，水量增大，在开采后期，有可能沿塌陷裂缝涌进巷道，发生突水。相应区域一般作为防水煤柱。情形2：二2煤层至基岩风化面厚度3560m，导水裂隙带顶部进入基岩风化带含水组。此情形分布3606孔、39-6孔附近，面积很小。仅接受基岩风化带含水组补给，不会构成大的突水威胁。但在个别区域基岩风化带含水组含水性较好，应加强探水工作。情形3：二2煤层至基岩风化面厚度大于60m，导水裂隙带顶部未进入基岩风化带含水组，无水力联系，水文地质条件简单。本井田大部分区域属于此种情形。（4）二2煤底板太原群上段灰岩（l9l7）岩溶裂隙承压含水组井田内共有14个钻孔揭穿该含水组，占施工钻孔总数的63.6%，是二2煤底板充水岩组，由35层灰岩组成，顶界为k3顶板，底界为l7灰岩底板，一般厚度1820m，在井田范围内，南北两端稍薄。该含水组以l8分布最稳定，且厚度大，最厚14.14m（39-3孔），一般68m，溶隙比较发育，岩溶不发育，有少量的岩沟、溶槽和小孔洞，溶隙多被白色的方解石脉充填。由于该含水组水量较丰富，水压高，井田内断裂又比较发育，精查报告选择387、3810两孔进行了抽水试验，成果见下表。表1-3-4 387、3810孔抽水试验成果表项目孔号水位水位标高（m）q(升/秒米)r（米）k（米/升）m（克/升）水化学类型3878.5026.360.09540.11860.1398361.44271.24164.040.7340.8940.9923.779so4k+naca381011.5023.670.6310.7820.950589.84418.36243.883.744.465.093.800so4cak+na该含水层与二2煤层间有多层砂岩和少量的砂质泥岩、泥岩，厚度一般在50m左右，形成良好的隔水屏障。（5）太原群下段灰岩（l1l4）岩溶裂隙承压含水组井田内共有5个钻孔揭穿该含水组，占施工钻孔总数的22.7%，由34层灰岩组成，顶界为l4灰岩顶板，底界为l1灰岩底板，厚度13.8018.44m，一般1417m，以l2分布最稳定，厚度大，最厚11.04m（413孔），最薄1.89m（415孔），一般78m，岩溶裂隙比较发育，裂隙多被白色方解石脉充填，岩组含水性较好，但不均匀。钻进过程中，发现漏水钻孔一个（394孔），冲洗液消耗量最大7.20m3/h。从灰岩化学样分析结果可以看出，属微溶灰岩。该含水层组之上即为太原群中段岩层，厚度一般30m左右，主要岩性为砂质泥岩、泥岩和少量的薄层灰岩，系良好的隔水层。（6）奥陶系灰岩岩溶裂隙承压含水组井田内共有3个钻孔揭露，占施工钻孔总数的13.6%，其中两个钻孔揭深为50m以上，一个钻孔为8.18m，含水岩层为层状厚层状灰岩，灰色，隐晶质，性脆，块状，中夹铝质泥岩薄层，含黄铁矿结核，节理裂隙比较发育，被白色方解石脉充填后，呈树枝状或网状。局部具有溶蚀现象，有溶沟、溶槽和小溶洞，洞内有泥质填物，属较强含水岩组，具有水压高，突水猛等特点。顶部隔水层c2厚15.3829.10m，其中铝质泥岩有的厚达10.92m，隔水性能良好，因此，一般情况下，与上覆含水岩组无水力联系。1.2.5.3断层对本井田地下水的控制与影响（1）受边界断层f28和f4的断错影响，井田为一地垒式断块，基岩含水组的连续性遭到了严重破坏，地下水的赋存状态、运动条件也发生了变化，二2煤对接下降盘岩性多为不同时代的泥岩、砂质泥岩。而对接上升盘岩性多为c3灰岩、q2灰岩（落差大的断层），少数是泥岩、砂质泥岩（落差较小的断层），断层切断了地下水的侧向水平补给，改变了原有的层间运动及径流方向，致使地下水处于似停滞的封闭状态，循环交替条件差。（2）井田内断层破碎带的含、导水性按力学性质分析，井田内断裂，多呈压性或压扭性，理论上其含、导水性差。在钻进过程中，断层破碎带也未发现漏水，冲洗液消耗量不大，对f32破碎带进行的稳定流抽水试验，也证明了富水性微弱，导水性差，且具有一定的阻水性能。从4016、387孔的抽水流场分析中，也揭示出了下列断层破碎带的的含、导水性能较差的水文地质特征；4016孔：为f32破碎带的抽水孔，水位恢复曲线显示，水位恢复三天多，而仅为抽水前位的47%，充分证明了它是一个储水条件和导水性能差的断层。387孔：该孔系c3上部灰岩段的抽水孔，水位恢复曲线反映，流场中存在两条阻水断层，一条是f32、在370分钟出现，一条是f104断层，在1110分钟出现。总之，本井田内断层原始状态下，含、导水性较差。但值得说明的是，矿井开采后，有可能破坏其原始应力平衡，增强导水性，生产中应引以为重视。精查地质报告采用大井法预计了矿井涌水量，结果是： -400m水平正常涌水量364.2m3/h，最大涌水量为516.43 m3/h。1.3 煤层特征1.3.1煤层1.3.1.1含煤地层本区含煤地层有二迭系（p）太原组、山西组及下石河子组和上石河子组一、二段，总厚618.83m，共含煤22层（分为一六共6个煤组），煤层总厚7.15m。主要煤层特征见表1-2-2。表1-2-2 主 要 煤 层 特 征 表煤层编号煤层厚度结构与标志层间距可采情况稳定程度山西组二20.905.09m平均2.67m简单上距k447.57m普遍可采稳定下石河子组三2 201.27m平均0.37m简单上距k585.12m局部可见可采点不稳定下石河子组三2 301.42m平均0.58m简单上距k544.34m局部可采不稳定下石河子组三2 400.86m平均0.40m简单上距k536.34m偶见可采点不稳定由上表可以看出，仅下二迭统山西组二2煤全区发育，层位稳定，普遍可采，为本矿井主采煤层。下石河子组三32煤局部可采。其余煤层均不可采。1.3.1.2可采煤层（1）二2煤层二2煤层赋存于山西组中部，上距k447.57m，下距k345m，煤层厚度0.905.09m，平均厚度2.67m。煤厚0.82.0 m的有10个点，占27.8%；2.04.0 m的22个点（多集中在初采区），占61.1%；大于4.0m的4个点，占11.1%。可见，煤厚多集中在2.04.0m之间，属稳定较稳定型中厚煤层，煤层结构简单。（2）三32煤层三32煤层赋存于下石盒子组中部，下距二2煤层85.57m。为局部可采煤层，可采区域分北、中、南三块，可采区平均厚度0.9m， 1.3.1.3煤岩对比本区共有6个煤组，各煤组特征明显，标志层易于识别，煤组对比主要依据标志层。标志层自下而上为：k1、k2、k3、s(沙锅窑砂岩)、k4、k5、k6、k7、k8、k9，如表1-2-3。表1-2-3 标 志 层 特 征 表所在组段标志层代号标志层厚度与下标志层间距岩性特征稳定程度名 称代号上石河子组第四段p1-4 2k8平均12.22m213.93m灰白色灰绿色，中厚层状，中粒结构，成分以石英为主，含石英西历史，硅质胶结较稳定上石河子组第三段p1-3 2k7平均4.89m118.18m浅灰色、中细粒结构，成分以石英为主，次为长石，硅泥质胶结，具交错层理较稳定六煤组p1-2 2k69.5440.40m112.90m灰白色中粗粒砂岩，成分以石英为主，硅质胶结，具交错层理全区发育五煤组k53.0621.16m平均7.06m81.02m灰浅灰色，中细粒结构，成分以石英为主，次为长石，含云母片及暗色矿物全区较为发育厚度变化大四煤组p1-1 2k42.678.44m0m浅灰色，中厚层状，局部具鲕状结构稳定三煤组p2 1s0.649.42m90.87m即沙锅窑砂岩。灰色细粒砂岩，成分以石英为主，分选较好。较稳定二煤组p1 1k30.915.79m平均2.35m89.82m灰色，隐晶质，含较多的蜓蝌动物化石。全区发育一煤组c 3k210.0313.69m10m左右灰色，厚层状，含大量的蜓蝌化石，中部夹薄层泥岩及砂子泥岩。厚度较大且稳定本溪组c 2k15.7310.08m*浅灰色，具鲕状结构，可见黄铁矿。稳定1.3.2煤质1.3.2.1物理性质二2煤层颜色为灰黑色，深黑色灰黑色条痕，金刚似金属光泽，条带状结构，层状构造，贝壳状断口，外生裂隙发育，性脆易碎。视比重1.40，真比重1.52。天然焦（二2煤层）为灰黑色，黑色条痕，为块状、粒状，光泽暗淡，性脆，质地较硬，视比重1.72，真比重1.76。1.3.2.2煤岩特征二2煤层宏观煤岩成分以亮煤为主，次为暗煤、镜煤，属半光亮光亮型煤。天然焦则因变质程度较高，煤岩组分不易区分。1.3.2.3化学性质、工艺性能及煤类本区主采煤层二2煤层主要为贫煤（pm），只有两个孤立的无烟煤点(39-5、41-5孔)，在f32断层以西有天然焦（tr）分布。二2煤层（pm）：以低灰分、特低硫、特低磷、低水分、高发热量、高灰熔点、易磨碎、极易选为主要特征，弹筒发热量30.27mj/kg（7200千卡/公斤），详细描述见第七章第一节。二2煤层（tr）：煤的变质程度加剧，灰分上升，灰熔点降低，发热量下降，遇火发“爆爆”声，即具有热爆性，其余工艺特性与煤相当，弹筒发热量25.6mj/kg。三32煤层详细煤质资料尚缺，据邻矿有关资料，本层原煤灰分较高。2 井田境界和储量2.1 井田境界2.1.1井田境界 2.1.1.1勘探区范围本井田1989年完成精查勘探。勘探区范围是：东至f4、f101、二 2煤层底板-1000m等高线及天然焦边界；西起f28断层及二2煤层露头；南起32勘探线；北抵46勘探线。勘探区南北长7.5km，东西宽2.0km，面积15km2。2.1.1.2精查区范围精查区是整个勘探区的一部分，具体范围是：东到f4及二2煤层底板-800m水平，西以f32断层及二2煤层露头为界，南起32勘探线，同勘探区；北抵46勘探线，同勘探区。精查区面积6.5km2。2.1.1.3井田境界本次设计矿井井田境界即为精查区范围。需要特别说明的是，由于本井田外围的资源还十分丰富，并且依赖本矿开采比较合理，本设计建议进行补勘升级后，扩大井界，申请利用。本设计将统一考虑整个勘探区的开拓部署。2.2 储量2.2.1储量计算范围2.2.1.1本井田范围内的二2煤层计算地质储量，外围区及三 23煤计算远景储量。2.2.1.2工业指标根据地质报告，储量计算的煤层最低可采厚度为0.8m，最高可采灰份为40%。本井田范围内的二2煤层全区可采。煤层计算容重为1.4t/m3。2.2.1.3煤层储量分类（1）地质储量根据地质报告提供的数据，井田内二2煤地质储量共计22684kt，均为贫煤，其中a+b级7120kt，占全部地质储量的31.4%。详见表2-1-1。表2-1-1 井田内二 2煤地质储量汇总表水 平储量（kt）备注abcda+b+c+d-400m以浅342810474632910749.1%36.6%均为贫煤-400-800m9181725109341357719.5%6.8%均为贫煤合 计43462772155662268431.4%19.2%井田外围详查区二 2煤及三2 3地质储量29566kt，其中贫煤18192kt，天然焦11356kt，详见表2-1-2。建议对井田外围详查区资源补勘升级后，申请利用。由于本井田外围的资源还十分丰富，并且依赖本矿开采比较合理，因此补勘升级后，有很大可扩大井界。表2-1-2 井田外围详查区二2煤及三2 3地质储量汇总表 单位:kt 储量类别区域贫 煤（pm）天然焦（tr）合计abcda+b+c+d井田外围详查区二2煤f32以西206620661037412440f4以西296629662966f4以东4709327579847984小计67756241130161037423390三2 3615261529826172合 计4187211356295662.2.2 矿井工业储量井田内保有地质储量全部作为工业储量，共计22684kt，其中-400m以浅9107kt，占全部工业储量的40.1%。煤层的最小可采厚度为0.8米。2.3 矿井可采储量2.3.1永久煤柱留设2.3.1.1浅部防水煤柱留设根据不同水文地质条件，有如下两种情况：（1）据地质报告，在首采区39-40线以浅及浅部的多处局部出现“天窗区”，基岩风化带含水性较好，留设浅部防水煤柱的目的是，不允许导水裂缝带波及基岩风化带和第三、四系底含水层。据此，“天窗区”煤层浅部露头防水煤岩柱高度计算应按“上覆松散强含水层”情形，参照矿井水文地质规程、煤矿防治水工作条例、建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程中有关防水煤岩柱留设的规定计算如下：h防=h裂+h保式中：h防防水煤岩柱高度，m； h裂导水裂隙带最大高度，采用地质报告提供数据，为39.48米。h保保护带高度，取10m。故按平均开采厚度2.67m时，防水煤岩柱高度为50m左右。（2）在非“天窗区”，按一般基岩风化带煤柱处理，取煤柱宽度25m左右。由于“天窗区”的范围很难定量具体化，生产当中根据地质报告提供的原则性范围进一步探测予以界定，根据上述两种不同的情况留设煤柱。2.3.1.2断层煤柱留设本井田范围内断层较多，依据地质报告的结论，断层全部是高角度的正断层，其力学特性为压性或压扭性、水力特性为阻水，但断层带岩石破碎、脆性大，局部可能有次一级张性断裂，井巷施工和爆破易破坏断层破碎带的原始应力平衡状态，则阻水断层可能转化为导水断层。本设计断层煤柱留设按不导水断层考虑，但适当留有富余。另外，开采所涉及到的强含水层主要是指二2煤底板l8灰岩、o2灰岩，在断层的作用下，缩短了下降盘煤层与含水层之间的距离，甚至局部存在二2煤层与l8灰岩对接，资料显示永城矿区及淮北矿区，突水大多发生在下降盘，因此，断层下降盘煤柱的重要性大于上升盘，设计认为应分别对待，依照“突水系数法”计算含水层至设计采空区的安全岩柱，并利用几何关系求出断层煤柱宽度，具体如下。安全岩柱 h a=p/t s+m o顺层煤柱 l=( ha2 + hc2 )1/2 h c/tg（上升盘减、下降盘加）式中：p防水煤柱所承受的静水压力（mpa）t s突水系数， mpa /m，下降盘取0.10，上升盘取0.11；m o采矿活动对底板的破坏深度，取10m断层面与煤层交角hc煤至含水层的高差依此计算首采区主要断层安全煤柱高度并折算成煤柱宽度l安 结果如下：f 104：上升盘p max=5.5 mpa, ha =36.3m ， l计算值小于零，取l =30m下降盘p max =4.35 mpa，ha =43.5m ，l计算值=43.5，取l =50mf 101：上升盘p max =5.5 mpa, ha =45.8m , l计算值=16.4m，取l =30m下降盘p max =5.7 mpa， ha =47.5m , l计算值=60.4m，取l =65mf 43: 上升盘p max =6.5 mpa, ha =54.5m , l 计算值=29.7m，取l =40mf 4 ：上升盘pmax =6.5 mpa, ha =54.5m , l计算值=29.7m, 取l =40m2.3.1.3井筒及工