华晟荣煤矿南四盘区煤矿开采毕业设计1.doc

（ 二二 一三一三 年年 六六 月月 专科毕业设计说明书专科毕业设计说明书 学校代码：学校代码：1012810128 学学 号：号： 201042931050201042931050 题题 目目： 华晟荣煤矿南四盘区华晟荣煤矿南四盘区 学学生生姓姓名名 ： 罗艳龙罗艳龙 学学 院院 ： 矿矿 业业 学学 院院 系系 别别： 采采 矿矿 系系 专专 业业： 煤煤 矿矿 开开 采采 技技 术术 班班 级级： 煤煤 采采0 0 1 1 - - 1 1 指指导导教教师师 ： 齐学元齐学元 助助教教 引言 毕业设计是煤矿开采技术专业教学中最关键、最重要的的一个环节，三个多月的时间里， 在各位指导老师，各位同学的关心和帮助下，我圆满的完成了设计工作。 毕业设计是对本专业所学知识的全面复习和巩固，加深理解所学的专业知识，并系 统的熟悉煤矿开采设计、建设、生产以及安全的各个环节和系统的掌握有关知识，为以后从 事矿井设计、建设、安全技术工作、技术管理工作及经营管理工作做好准备。煤矿开采规划 与设计基本知识能力进行系统的教育，对矿山开采，矿山安全筹划等知识和技术全面，系统 的应用能力的初步训练，对综合分析和解决生产实际问题的能力的培养，对矿山规划与设计 基础技能（绘图技能、文字表达与计算机技能等）的全面的初步的训练。了解矿山开采中的 有关政策、法规，熟悉并能正确应用有关规定。 一、设计的指导思想 严格遵守国家制定的各项有关煤炭工业安全、生产、设计、环保、建设程序等的法 律、规章制度等。按照煤炭行业科学的发展思路，充分解放思想，认真分析井田的地质条件、 煤层条件、水文条件、开采技术条件和外部现状，充分利用当地的现有资源，体现矿井设计 的集中化、机械化和技术经济的合理原则。结合实际情况，科学、合理地确定各个系统，因 地制宜地积极采用先进的科学技术、先进的工艺、先进的设备和行之有效的操作方法，提高 矿井的抗灾能力、经济效益、管理水平，在保证安全生产的前提下最大限度地降低矿井基建 投资，把超化煤矿建设成系统简单、机械化程度高、安全保障能力强、高产高效的现代化矿 井。 二、设计的主要特点 大学的学习在毕业设计中拉下帷幕。这次毕业设计是另一种新的学习的开始。我要 以此为契机，努力并且尽量完美的规划和设计我的人生。 由于时间紧迫，章节繁多，加之本人水平有限，设计中难免存在不足之处，还敬请各位 老师、同学批评指正。 目录 目录1 第一章矿井概况与地质特征2 1.1 矿井概况2 1.1.1 地理位置与交通.2 1.1.2 地形地貌.2 1.1.3 水系水源条件.2 1.1.4 气象及地震.3 1.1.5 矿区电源条件及通讯条件.3 1.1.6 主要建筑材料供应条件3 1.1.7 井田邻近煤矿概况及评述3 1.1.8 地区经济概况4 1.2 井田地质特征4 1.2.1 井田地质概况.4 1.2.2 地层.4 1.2.3 褶皱、断层及陷落柱.6 1.2.4 水文地质特征.6 1.3 煤层特征8 1.3.1 煤层.8 1.3.2 主采煤层的围岩性质.9 1.3.3 煤的特性.9 1.3.4 瓦斯、煤尘爆炸及煤的自燃.11 4.1 煤层地质特征12 4.1.1 盘区位置.12 4.1.2 盘区煤层特征.12 4.1.3 煤层顶底板岩石构造情况.12 4.1.4 水文地质.13 4.1.5 地质构造.13 4.1.6 地表情况.13 第一章矿井概况与地质特征第一章矿井概况与地质特征 1.1 矿井概况矿井概况 1.1.1 地理位置与交通地理位置与交通 西南呈井田位于长治市西南 20km，井田地跨长子县南漳乡、郭村乡和长治县北呈乡。 其地理位置为东经 11257061130028、北纬 360230360450。太 （原）焦（作）铁太（原）洛（阳）公路均从本井田穿过，太焦铁路等级为干线二级， 最大输送能力 4000 万 t。1999 年，邯郸到济南的铁路邯济线开通，为华晟荣矿井的煤炭外运 提供了另一条通道，由邯长线、邯济线和胶济线组成的东西方向铁路横跨京九线、京广线和 京沪线这三条铁路大动脉，直达青岛前湾港和日照港。华晟荣矿井铁路专用线拟接轨站为太 焦铁路的西南呈火车站，距工业广场仅 1km 左右，正线长仅 1.6km。另外，华晟荣矿井还有 公路通往太原、临汾、洛阳和长治等市。交通十分方便。 矿井交通位置如图 1.1 所示 图 1.1 矿井交通位置图 长晋二级公路从井田东 3km 处经过，该公路为长治至晋城的交通干线， 路面宽 12m，混合车道，运输繁忙；太焦铁路也从井田西边界外通过，是“晋煤外运”的东南 部出口（铁路、公路交通情况见表 1.1） ，此外，长治市北郊的长治飞机场是晋东南地区唯一 的航空港口，每周有航班可直达北京、太原等地。 表 1.1 铁路、公路交通情况表 长县壶关 县长子县平顺县长治市华晟荣矿业公司 s228s227s226s225s327s225s225s325g207 1.1.2 地形地貌地形地貌 长治地区位于山西省东南部，我国第二级地理台阶的东缘，属黄土高原的一部分。本井 田位于太行山中段西侧的山前地带，上党盆地南部。井田内地势平坦，地面标高一般在 +925+960m 之间，总体上地势为中部和西南部高，西部、北部低，井田内最高点为南部的 南岭头，标高为+963.45m，最低位于西部 600m 处的陶清河桥，桥面标高为+933.6m，桥下 河床标高为+928.5m，为高原沉陷盆地和丘陵区。 1.1.3 水系水源条件水系水源条件 本区为海河流域卫河水系之浊漳河及南源陶清河支流。陶清河为区内唯一河流，由南部 北岭头流入井田，往北西经西南呈流出井田。因该河上游已兴修水库，除雨季稍有积水外， 几乎常年无水。该区地下水含量较丰富，当地村民生活、农田灌溉用水取之第四纪含水层。 据长治市南寨井田 2 号孔抽水资料，单位涌水量 0.0440.051l/m.s，渗透系数 0.0620.067m/d。第四纪冲积层在本区厚度 122.67m，水量直接受大气降水补给，水位变化幅 度 0.82m，奥陶统含水层水量丰富，水位标高+660m。另外，矿井以西 l4km 有一申村水库， 库容 2565 万 m3，也可作为矿井永久水源。由于奥陶系灰岩埋藏深 400600m，申村水库较 远，用其作为矿井永久水源则工程投资大，因此，本矿可考虑以第四纪含水层作为生活用水 水源，矿井排水经处理后作为生产用水。 铁路 公路 线名 起止站 里程（km） 线名 起止站 里程（km） 太焦线 长治太原 280 太洛线 西南呈长治 20 太焦线 长治新乡 217 太洛线 长治太原 250 邯长线 长治邯郸 220 长临线 长治临汾 171 长邯线 长治邯郸 185 1.1.4 气象及地震气象及地震 本区属典型大陆性气候，夏季午间较热，早晚凉爽，昼夜温差较大。春、冬季多风，雨 量小、气候干燥。据长子县气象站 19801986 年资料统计，年最大蒸发量为 1986 年的 2002.9 毫米，最小为 1984 年的 1230.6 毫米，年平均蒸发量为 1554.1 毫米。年最大降雨量为 1980 年的 634.1 毫米，最小为 1983 年的 449.9 毫米，年平均降雨量为 516.74 毫米。蒸发量为降雨 量的三倍。雨季多集中在 7、8、9 三个月，日最大降雨量为 88.7 毫米。年平均温度最高为 10.3，最低为 9.3，日最高温度为 37.2。最低温度为-19.8。年最多风向为西北风，最 大风速为 1416m/s，冻结期为 10 月至次年 4 月，冻土深度一般为 0.60m。 据 1990 年国家 地震局对长治、高平、晋城、沁水地区地震基本烈度的划分意见，本区基本烈度划为 6 度。 1.1.5 矿区电源条件及通讯条件矿区电源条件及通讯条件 本地区现有三座 110kv 变电站。 长子 110kv 变电站位于长子县城西关，双电源均引自 长治 220kv 变电站，主电源导线型号为 lgj-150，线路长度 22.7km；备用电源导线型号为 lgj-240，线路长度 20.1km。备用电源与东牵 110kv 变电站共用。 东牵 110kv 变电站主电 源引自长治 220kv 变电站，主电源导线型号为 lgj-185，线路长度 28km；备用电源由长治 长子回路在长子 110kv 变电站外“t”接导线型号为 lgj-185，线路长度 17.1km。本站为 电气化铁路专用变电站，现有 2 台双绕组变压器，其容量均为 25mva，单母分段运行。 宋 村 110kv 变电站电源引自长子 110kv 变电站，导线型号为 lgj-95，线路长度 10.2km，现有 1 台双绕组变压器，容量为 10mva，电压为 110/10.5kv。 矿区内有条件与长治市现有通讯 设施连接建设一套完善的矿井信息系统，集通信、监控、计算机管理于一体，通讯条件可靠。 1.1.6 主要建筑材料供应条件主要建筑材料供应条件 本区有国内大型煤炭工业基地潞安矿区，长期以来形成了可靠的材料供应来源，为矿井 的建设提供了方便条件。 1.1.7 井田邻近煤矿概况及评述井田邻近煤矿概况及评述 西南呈井田东与长治县经纺煤矿为界，北、西、南三面为潞安矿区规划的高河、辛庄、 下霍三井田（规划能力均为 400 万吨） 。长子县内现有生产井集中在东南部地区，主要矿井 有市营慈林山矿和县营色头矿。 慈林山煤矿：立井开拓，开采 3 煤层，开采水平 +913m，1957 年投产，原设计能力为 30 万 t/a，现达 50 万 t/a。采煤方法为分层走向长壁式 单体液压支柱支护，金属网假顶、全部垮落式采煤法。井田面积为 18km2，其北区陷落柱发 育，一般长轴为 10m 左右，最大为 40 多米，而南区只见一个陷落柱。 色头煤矿：立井开拓， 开采 3 煤层，开采水平+920m，1942 年建矿，1975 年扩建新区。设计生产能力为 35 万 t/a， 现达 40 万 t/a。采煤方法为单体液压支柱支护，金属网假顶，全部垮落式采煤法。工作面长 度为 120m，井田面积 11.4km2。已见 9 个陷落柱，其长轴多为 3060m。 经纺矿：长治县 县营矿，立井开拓，设计生产能力 30 万 t/a。 临近矿井生产实践表明，该区具有良好的煤层 开采条件，同时由于该矿井北、西、南三面为潞安矿区规划的高河、辛庄、下霍井田，其东 部为县营经纺煤矿，所以周边矿井对于华晟荣矿井不会造成太大影响。 1.1.8 地区经济概况地区经济概况 华晟荣矿井地跨长治市长子县和长治县。长治市下辖十三个县、区（长治、潞城、屯留， 长子、壶关、平顺、黎城、武乡、襄垣、沁县、沁源县、城区、郊区）面积 13896 km2，人 口 307.6 万人。1998 年，长治市工业总产值达到 275 亿元，粮食总产量 149 亿 kg，农民人均 纯收入 2100 元，财政收入达到 13.0 亿元。长子县总面积 1029 km2，辖 5 镇 18 乡 399 个行 政村，人口 35 万人，是全市最大的一个城郊县，1998 年，全县工业总产值 5.16 亿元，农业 总产值 2.98 亿元，主要农业产品为粮食（玉米、高粱、谷子，小麦和豆类等） 、蔬菜、线麻、 油料等，全县工矿企业主要有煤矿、化工（化肥、橡胶） 、建材（水泥、砖） 、冶金和机械加 工业。长治县国土面积 483 km2，辖 4 镇 16 乡，254 个行政村，人口 31.7 万人，2000 年全 县工业总产值达到 6.77 亿元，全县建成了洗衣机厂、经坊煤矿、锅炉厂、起重设备厂、通用 机械厂、金晶药业公司等一批骨干企业，形成了煤炭、家电、机械制造、化轻四大主导产业； 全县乡镇企业总产值达到 22.89 亿元，营业收入达到 15.86 亿元，为农民提供人均收入 1600 元。 1.2 井田地质特征井田地质特征 1.2.1 井田地质概况井田地质概况 本区地处华北古板块内部，属于典型的板内构造。长治矿区位于华北断块区吕梁太行 断块沁水块坳东部次级构造单元沾尚武乡阳城 nne 向凹褶带中段，晋获断裂带西侧， 主体部分叠加长治新裂陷，井田位于新裂陷的中南部。 沁水块坳是山西省最大的四级构造单元，其范围与沁水煤田范围相当。块坳是一个被断 裂围限的矩形断块，主体部分出露二叠系、三叠系地层，相对于周缘构造单元而言，沁水块 坳较稳定。 作为沁水块坳与太行山块隆分界的晋获断裂带对区域构造格局的形成和发展具 有重要的控制作用。晋获断裂带是一条区域性的大断裂，该带北起河北省获鹿，向南经左权 县清城、桐峪县，潞城市区，长治市东侧，高平市东，延伸至晋城市以南，黎城以北，逆冲 断裂保存完好，黎城至庄头断层段，新生代发生反向运动，沿断裂带西侧发育一组向西倾斜 的正断层，形成了长治断陷盆地。 长治新裂陷叠加于中生代沾尚武乡阳城凹褶带之上， 是东深西浅的箕形盆地，北部以 nee 向文王山地垒为界，南部被 nee 向的庄头断层所限， 向西逐渐翘起，盆地内充填上第三系上新统至第四系黄土层，最大厚度近 300m。 1.2.2 地层地层 井田内及其外围广为第四系黄土覆盖。井田内地层从新至老有第四系（q） 、二叠系上统 上石盒子组（p2s） 、二叠系下统下石盒子组（p1x） 、二叠系下统山西组（p1s） 、石炭系上统 太原组（c3t） 、石炭系中统本溪组（c2b） 、奥陶系中统峰峰组（q2f） 。 主要标志层：山西 组主要标志层为 3 煤层，该层层位及厚度稳定，煤层结构简单。另一主要标志层为太原组下 部之 k2 石灰岩，层位稳定，厚度较大，厚度为 5.7810.64m，平均厚度 7.37m，富含动物化 石。14 号煤上距 k2 石灰岩 00.50m。 现根据钻孔资料将区内地层分述于下： （1） 、奥陶系中统（o2）： 为本区含煤地层之基底，区域钻孔揭露其最大厚度为 261.31m。 1）上马家沟组（o2s）：最大揭露厚度 70m 左右，岩性主要为灰色中、厚层状 石灰岩，夹泥质灰岩及白云质灰岩。 2）峰峰组（o2f）：厚 161.82200m，平均厚 165.80m，底部以石膏层与下付地层整合接触。下部为深灰色中厚层状石灰岩、泥灰岩、浅 灰色白云质灰岩，具方解石脉，溶洞发育，底部含层状及脉状石膏；中部为深灰色角砾状灰 岩、石灰岩、泥灰岩及浅灰色白云质灰岩，呈互层状；上部为灰深灰色石灰岩，中厚层状， 致密，具方解石脉。 （2） 、石炭系中统本溪组（c2b）： 为灰深灰色铝土质泥岩、粘土质泥岩及砂质泥岩， 含鲕粒，偶夹煤层及薄层石灰岩。底部具一层铁质粉砂岩或铁质泥岩，含黄铁矿结核，并有 丰富的植物根、茎化石。最小厚度 3.20m，最大厚度为 29.60m，平均厚度 10.25m。与下付地 层为平行不整合接触。 （3） 、石炭系上统太原组（c3t）： 为一套海陆交互相含煤地层，含煤 512 层，且下 部煤层发育较好，具石灰岩 68 层，该组可分为三段： 一段（c3t1）：自 k1 砂岩底至 k2 石灰岩底，最小厚度 7.38m，最大厚度为 28.80m，平均厚 18.23m，以深灰灰黑色泥岩为主， 夹粘土质泥岩、钙质泥岩、泥灰岩，局部夹粉砂岩，本段含煤 23 层，其中 14 可采煤层、 15 煤局部可采煤层。 二段（c3t2）： 自 k2 石灰岩底至 k4 灰岩顶，最小厚度 30.20m，最 大厚度为 43.86m，平均厚 33.24m，以深灰色灰黑色泥岩、砂质泥岩，夹细粒砂岩、粉砂 岩，含灰岩 45 层，夹煤 3 层，均不可采。 三段（c3t3）：k4 灰岩底至 k7 砂岩底，最小 厚度 43.17m，最大厚度为 70.29m，平均厚 53.38m，为灰深灰色泥岩、砂质泥岩，夹粉砂 岩及细粒砂岩，见灰岩 23 层，含煤 57 层，其中 9 为局部可采煤层。 （4） 、二叠系下统山西组（p1s）： 为本区主要含煤地层之一，有砂岩、粉砂岩、砂质 泥岩、泥岩及煤层组成，最小厚度 44.40m，最大厚度为 61.30m，平均厚度 56.83m，底部以 k7 砂岩与下付地层分界，本区主要可采的 3 煤层就位于本组下部，此外该组上部尚有不可 采的 1、2 煤层。 （5） 、二叠系下统下石盒子组（p1x）： 由砂岩、粉砂岩及铝质泥岩组成，平均厚度 65.89m。底部的 k8 砂岩为中、细粒砂岩或粉砂岩，中厚层状，层理发育，含炭屑，夹煤纹， 局部见泥质包体和条带。本组中、上部为灰白色、略带淡绿色的中、粗粒砂岩、泥岩、砂质 泥岩等，层理较发育。本组顶部为灰绿色、紫红色铝制泥岩，俗称“桃花泥岩”，以富含菱铁 质鲕粒，色杂为其特征，厚度一般 10m 左右。 （6） 、二叠系上统上石盒子组（p2s）： 本组地层保存不全，以往钻孔揭露的最大厚度 为 334.50m，由杂色砂、泥岩组成，底部以 k10 砂岩与下石盒子组分界。本组分为三段，下 段（p2s1）：以灰绿色、紫红色砂质泥岩、泥岩为主，夹灰绿色中厚层状细、中、粗粒砂岩； 下段平均厚度 151.68m。中段（p2s2）：以灰白到灰绿色厚层状中、细粒砂岩为主，并与灰 黄色、灰绿色、紫红色砂质泥岩构成互层，砂岩中发育层理，分选较差，磨圆度中等。中段 平均厚 92.28m。上段（p2s3）：以褐黄色、灰黄色、紫红色砂质泥岩、泥岩为主，夹长石杂 砂岩及粉砂岩，上段厚85.95m。 （7） 、第三系上新统（n2）： 一般为褐红、砖红、灰棕色及黄色的粘土、亚粘土夹砂 层，并含砾石层，与下覆地层呈角度不整合接触，平均厚 6.25m。 （8） 、第四系（q）： 广泛分布，最大厚度为 236.85m。为灰黄色、棕黄色亚砂土，含 较多钙质结核。 下更新统（q1）：主要为棕红、褐红、灰绿色沙质粘土，下部常夹数层黄 色中、粗砂土层。砂质粘土中常见螺类动物碎片，底部为砾石层。厚 0.00175.63m，平均 134.59m。 中更新统（q2）：上部为棕黄色、灰黄色沙质粘土，下部棕红色、棕黄色含砂粘 土、粘土、含砂粘土。含较多钙质结核，底部为砾石层。厚 0.0039.59m，平均厚 27.47m。 上更新统（q3）：褐黄色、灰黄色砂质粘土、砂质粘土，夹细砂层底部常含砾石，分布于河 流一级阶地。厚 0.0060.47m，平均厚 27.47m。 全新统（q4）：灰色淤泥、灰黄色沙质粘 土，各种粒级的砾和砾石，仅分布于现化河床及河漫滩。 1.2.3 褶皱、断层及陷落柱褶皱、断层及陷落柱 西南呈井田位于长治南详查区中南部，地层起伏与区域构造总体一致，为一走向北北东， 向南倾斜的单斜构造，并伴有一系列北东走向的褶曲及断裂构造。 井田内主要构造形迹如 下： （1） 、褶曲 1）上村向斜：自看寺断层，往南西经景家沟、王家岭、上村，至西南呈， 全长 6km。井田内长约 1.6km，轴向总的为北 40东。东翼地层倾角稍大，为 7左右。 2）北张村背斜：自北呈往南西经朔村西、北张村南东延至区外，全长 8.4km。井田内长约 4.8km，与朔村向斜平行展布，轴向与其基本一致。北段极为平缓开阔，南段两翼地层倾角 较大，可达 10。 3）朔村向斜:经北呈、朔村、须村至董沟消失，全长 8km，井田长约 4.8km，南部为苏店断层所截。北段轴向为北 45东，南段为南 11 度西，呈一向北凸起的 “弓”形。轴部平缓开阔，两翼对称。倾角一般小于 4，仅南段可达 5以上。 4）北岑北海 东背斜：自北岑头东、往南西，在须村和辉河间倾伏。全长 3.9km，井田内长约 1km，轴向 为北 35东。轴部宽缓。两翼倾角稍大，可达 6。 （2） 、断层 朔村正断层：北东端与长治断层斜交，往南经苏店、六家村、朔村延至井 田内尖灭。全长 15.2km，井田内长约 2.5km。断层走向为北 55东左右，倾向北西，倾角 70。 （3） 、陷落柱 在本地区本井田内多年的勘探中，尚未发现过有陷落柱的出现， 同时从没有发现过火成岩体痕迹。 综上所述，本井田构造总体属简单构造类型。 1.2.4 水文地质特征水文地质特征 (1)概况 井田位于辛安泉域南部长治盆地水文地质单元内。北至人头山，西至云梦山， 南至雨中山，东到太行山麓隔水层隆起地带。区域东南部地势高峻，出露一套碳酸岩盐类地 层，呈南北向长条状分布，含岩溶裂隙水，向西地势逐渐降低。区域范围内主要河流为浊漳 河，属海河水系。 浊漳河分南、北、西三源。南源发源于长子县的发鸠山，长 104km。西 源发源于沁县漳源以北，长 80km。南源和西源在襄樊县甘村附近汇合，并向北东东流至襄 樊县小蛟村，又汇合发源于榆社县三县坝、流长 116km 的北源，汇合后向东南流经 44km 至 辛安村再折向东流，在平顺县下马塔以东出省境。流域面积省境 1174km2，晋东南区为 10037km2，年径流量为 12.7 亿 m3。 (1)含水层 井田内主要含水层由老到新叙述如下： 1）中奥陶统峰峰组灰岩岩溶裂隙含 水层，埋深 450m 以下，水量丰富，水位标高 663.21658.08m。 2）上石炭统太原组 k2、k3、k4、k5 石灰岩裂隙含水层，除 k2 裂隙稍发育外，其它层岩溶裂隙不发育，冲洗 液钻孔消耗在 0.03211.45m3/h 之间。 3）下二叠系山西组 k7 砂岩、3 煤顶板砂岩裂隙含水 层，k7 裂隙稍发育，冲洗液钻孔消耗量 0.0689.664m3/h，3 煤层顶板砂岩裂隙局部发育， 冲洗液钻孔消耗量 0.0357.04m3/h。 4）下二叠系下石盒子组 k8 砂岩裂隙含水层，含水性 弱。冲洗液钻孔消耗量 0.05711.784m3/h。 5）基岩风化带裂隙含水层，一般风化深度为 3050m，冲洗液钻孔消耗量为 0.1162.778m3/h。据长治市南寨井抽水资料，单位涌水量 0.18680.2313l/sm。渗透系数 0.570.64m/d。 6）第四纪冲积洪积孔隙含水层，厚 22.28112.67m，含水性由砂、砂砾层发育程度而定，南寨井资料单位涌水量 0.0440.051l/sm。渗透系数 0.0620.067m/d。水量受大气降水影响明显，水质为重碳酸盐硫 酸盐钙型水。 3 煤层主要充水含水层和太原组各含水层，如无沟通，没有明显的水力联系， 3 煤层直接充水含水层为顶板砂岩裂隙含水层，含水较弱，又井田内地质构造较为简单，其 水文地质类型属简单类型。15 煤层直接充水含水层为 k2k5 石灰岩裂隙含水层，但水量也 不大。15 煤层距奥灰平均间距仅 16.62m，且煤层位于奥灰水静水位标高以下 60280m，一 般 160m 左右，水力压头大，加上断裂、陷落构造，奥灰水进入坑道的可能性很大，故其水 文地质条件列为中等复杂型。 本井田勘探时未对断层带作抽水试验，开采 3 煤靠近断裂构 造和陷落柱时应引起足够注意。 (3)主要隔水层 1）太原组一段及本溪组隔水层组 该层主要由具有塑性的铝质泥岩、粘 土质泥岩及砂质泥岩等组成，位于 15 煤层底板与峰峰组顶界之间，层厚 12.65-21.55m。该层 组裂隙一般不发育，透水性差，隔断上下含水层的水力联系，隔水性能良好。 2）太原组及 山西组泥岩、砂质泥岩隔水层组 该层组主要由泥岩、砂质泥岩等组成。厚度变化较大，仅 在不同地段起局部隔水作用。 3）上石盒子组及下石盒子组含水层之间的隔水层组 该层组 主要由泥岩、砂质泥岩组成。呈层状分布于各砂岩含水层之间，形成平行复合结构，阻隔上 下各砂岩含水层间的水力联系。 （4）井田充水因素 开采山西组 3 煤层时，充水主要来自煤层顶板砂岩裂隙含水层，由 于开采时形成的导水裂隙，沟通导水裂隙带内及其它裂隙含水层，主要以顶板淋水方式向矿 井充水；后期开采 15 煤层时，直接充水含水层为 k2 灰岩裂隙岩溶含水层。且 15 煤层位于 奥灰水位标高以下，受采动破坏影响，隔水层变薄，加之奥灰水较高的水头压力，使 15 煤 层矿床开采，实际上已成为岩溶裂隙水充水矿床。故在开采时应对其突水的可能性作进一步 研究，并采取相应的安全措施。 1）褶皱引起充水：在背向斜转折端，裂隙相对较发育有利 于地下水的富集，当掘进至附近时，可能引起矿井突水。 2）断层充水：井田内断层断距虽 然不大，但断层破碎带可沟通含水层之间的水力联系，可引起采煤时侧向矿井充水。 3）陷 落柱充水：陷落柱产生的裂隙可沟通各含水层之间的水力联系，可引起采煤时向矿井侧向充 水。3 煤层底板突水系数计算见表 1.2 表 1.2 3 煤层底板突水系数计算表 孔号 底板 标高/m 底板水头压 力/mpa 隔水层 厚度/m 突水系 数/ts 301 584.53 0.723 144.80 0.005 302 615.47 0.419 126.77 0.003 321 598.58 0.585 129.46 0.005 西部底板等高线最 低标高 150.00 2.041 125.00 0.016 （5） 、矿井涌水量 预测矿区在生产时，正常涌水量 200m3/h，最大涌水量 280 m3/h。 （6） 、矿井供水水源 1）松散层孔隙水 含水较丰富，是当地农业和民用水的主要水源，为 避免引起与农业争水的矛盾，一般不宜作为矿井建设的永久性水源。 2）基岩风化带水 含 水性较好，富水差异性大，经取样分析，水质较好，可作为暂时水源。 3）上下石盒子组砂 岩裂隙水 含水性较好，富水性不均一，经取样分析，水质较好，可作为暂时水源。 4）奥 陶系中统石灰岩岩溶水 根据区域资料，奥陶系中统上马家沟组岩溶裂隙发育，含水丰富， 经取样分析，水质较好，一般可作为矿井建设的永久性供水水源，但存在富水性不均一现象， 在选取该含水层作为水源地时，应作进一步的工作。 1.3 煤层特征煤层特征 1.3.1 煤层 本区含煤 713 层，煤层总厚 13.2317.37m，含煤系数 9.15%。主要可采煤层四层，为 石炭系上统太原组 15、14、9 煤层和二叠系下统山西组 3 煤层。 （1）3 煤层 煤层位于二叠 系山西组下部，为上煤组，厚 5.906.80m。平均厚度 6.51m，煤层稳定，顶板一般为泥岩、 砂质泥岩，底板为砂质泥岩、细粒砂岩。一般夹矸 1 层，厚 0.250.4m，属结构简单至较简 单煤层。 （2）9 煤层 煤层位于石炭二叠系太原组中部，下距 14 号煤层 31.5040.30m，平 均 35.12m。煤层厚度 0.352.00m，平均 1.13m，顶板为泥灰岩，底板为粉砂岩、细粒砂岩， 为不稳定型局部可采煤层。 （3）14 煤层 煤层位于石炭系太原组下部，下距 15 号煤层 3.935.85m，平均 4.64m。煤层厚度为 0.301.25m，平均 0.55m，顶板为泥岩、石灰岩（k2） ， 底板为砂质泥岩。属稳定可采煤层。 （4）15 煤层位于太原组下部，煤层厚度 2.534.02m， 平均 2.95m，夹矸 17 层，一般夹矸 23 层，顶板为砂质泥岩，底板为泥岩、铝土泥岩，属 不稳定局部可采煤层。且煤层位于奥灰水静水位标高以下 60280m，一般 160m 左右，水力 压头大，加上断裂、陷落构造，奥灰水进入坑道的可能性很大，故其水文地质条件列为中等 复杂型。各煤层情况统计见表 1.3。 表 1.3 煤层厚度、结构特征表 煤层 厚度/m 结 构 层间距/m 稳定性 煤的容重 3 5.906.80/6.51 夹石 1 层 （0.250.4m） 稳定 1.47 9 0.352.00/1.13 夹石 1 层 （0.20.4m） 53.6276.54/61.44 不稳定 1.57 14 0.301.25/0.55 无 31.5040.30/35.12 稳定 1.49 15 2.534.02/2.95 一般夹石 23 层 3.935.85/4.64 不稳定 1.40 1.3.2 主采煤层的围岩性质主采煤层的围岩性质 3 煤层直接顶板为砂质泥岩、泥岩，局部为粉砂岩，厚 0.869.35m，结构松软，吸水易 软化，强度较低，岩相变化大。老顶为中细粒砂岩，厚 2.5516.50m，岩相变化大。真密度 2657kg/m3，视密度 2640kg/m3，含水率 0.29%，为半坚硬岩坚硬岩。3 煤层直接底板为砂 质泥岩、泥岩，局部为粉砂岩，厚 0.306.31m。老底为灰色中厚厚层状细粒砂岩，厚 1.054.83m，岩相变化大，为半坚硬坚硬岩。垂向上为软弱坚硬软弱坚硬的相间复合结 构，平面上岩相变化大，3 煤层顶、底板工程地质条件复杂。钻孔柱状图见附录。 3 煤层顶、 底板岩石物理力学性质试验结果见表 1.4： 表 1.4 岩石物理力学性质试验成果表 层位 岩石名称 饱和抗压强度/mpa 自然抗压强度/mpa 软化系数 3 煤层 顶板 细粒砂岩 29.5 粉砂岩 5.4 13.7 0.39 砂质泥岩 9.7 14.7 0.66 3 煤层 底板 砂质泥岩 4.6 10.7 0.43 粉砂岩 12.0 20.3 0.59 1.3.3 煤的特性煤的特性 （1） 、煤种 本井田内各煤层以贫煤为主，少部分为无烟煤，煤质变化总的趋势具有东 高西低的特点，亦即浅部煤层的变质程度低于深部。 （2） 、煤的物理性质 井田内 3104、3105、3303 钻孔采样对 3 煤层进行了显微煤岩鉴定，见表 1.5。 表 1.5 3 煤层显微组分定量统计一览表 煤层 有机组分/% 无机组分/% 镜质组最大反射 r0max/% 镜质组 惰质组 壳质 组 粘土 类 硫化 铁类 碳酸化 盐类 其他 小计 3 81.691. 6 8.418. 4 3.69. 6 0.30 0.30.8 0.60 4.59. 9 1.8692.009 86.7 13.3 6.3 0.6 7.0 1.924 3 煤层为黑色、条痕为深黑色黑色，断口参差状阶梯状，块状及粉状，玻璃金刚光 泽，内生裂隙较发育。由镜煤、亮煤及暗煤组成，以亮煤为主，暗煤次之，夹镜煤条带，细 中条带结构，属半亮光亮型煤。其镜煤最大反射率（romax）值为 1.8592.009%，相当 贫煤至无烟煤变质阶段。 9、14 煤层为黑色、条痕黑色，断口参差状阶梯状，玻璃金刚 光泽，以亮煤为主，暗煤次之，夹镜煤条带，细条带状结构，含黄铁矿结核及散晶，属半亮 光亮型煤。 15 煤层：黑色，块状为主，夹部分粉状，半暗型煤，玻璃光泽，含黄铁矿结 核，最大反射率（romax）为 2.032.045%，其变质阶段相当于贫煤。 （3） 、化学性质及工 艺性能 煤的工艺性能：煤的化学反应性，3 煤二氧化碳还原率为 21.828.8%，分解率 56.164.1%，化学反应性一般为中等。15 煤二氧化碳还原率为 9.4%，分解率为 82.7%，化学 反应性属低等，煤的结渣性（3304 孔、3 号煤）鼓风速度 0.1m/s 时，结渣率为 24.46%。0.3m/s 时，结渣率大于 25%，故 3 煤属强结渣煤。在不同温度下煤层对 co2 反应 性试验结果见表 1.6。 表 1.6 3、15 煤对 co2 反应性试验结果表 温度 co2 还原率% 800 850 900 950 1000 1050 1100 3 煤层 10.7 18.2 28.2 37.6 46.9 56.2 15 煤层 4.3 9.5 21.0 37.0 58.3 73.2 82.7 综合煤质特征：原煤灰份、硫份由浅至深有逐渐增高之趋势，水份、磷份、发热量变化 不大，碳元素含量均在 88%左右，各主要煤层灰份 sio2+al2o3 在 70%以上，精煤回收率， 3 煤层为 40.13%，15 煤层小于 40%（平均 29.5%） ，可选性属低等。煤质的工业分析见表 1.7、1.8、1.9。 表 1.7 各煤层煤质化验工业分析 mad/% ad/% vdaf/ % st，d/% pd/% qgr，v，d mj/kg 3 原 0.381.7 0 0.93 13.0624.6 9 17.09 13.4316.3 0 14.94 0.230.4 6 0.29 0.0200.0 47 0.030 27.25030.7 50 29.491 浮 0.501.5 6 0.86 5.5510.73 6.71 12.6913.9 8 13.29 0.200.4 5 0.32 0.0050.0 370.018 31.25032.7 76 31.977 1 5 原 0.321.8 6 0.92 20.1230.5 4 25.04 12.9717.3 7 14.90 3.396.8 9 5.33 0.0040.0 36 0.018 23.17025.8 49 24.283 浮 0.372.3 8 0.93 4.9410.42 6.91 10.3513.3 7 11.76 3.0 05.13 4.00 0.0020.0 25 0.013 31.46032.6 62 32.061 表1.8 元素分析（浮煤） 元素 煤层 cdaf/% hdaf/% odaf/% ndaf/% 3煤层 90.4891.57 91.29 4.174.37 4.29 2.174.25 2.77 1.521.67 1.59 15煤层 87.0387.70 88.78 3.824.12 4.00 1.812.93 1.00 0.921.05 1.00 表1.9 煤灰成分分析结果 成分 煤层 sio2+al2o3+tio2/% fe2o3+cao+mgo/ % st/ 视（相对） 密度 浮煤回收率 /% 3煤层 77.2783.53 79.51 10.4616.01 13.91 1337 1.361.37 1.37 31.5775.21 45.73 15煤层 73.0482.17 78.95 12.8321.10 15.64 1397 1.40 9.1257.69 35.55 、煤的工业用途 3 煤层主要为低中灰、特低硫、低磷、高发热量、高熔点灰份贫煤， 部分为无烟煤，精煤回收率、化学反应性均属中等，强结渣，为优良之动力用煤。并可考虑 作化工和气化用煤。15 煤层为中灰、富高硫、低磷、高发热量、高熔点灰份贫煤，部分为 无烟煤。由于化学反应性低，精煤回收率为低等，硫份高，主要作动力用煤。 煤层发热量 汇总见表 1.10。 表 1.10 3、15 煤层发热量汇总表 煤层号 qgr，v，d（mj/kg） qb.d（mj/kg） 3 煤层 原煤 27.25030.750 25.3131.00 29.491 29.40 精煤 31.25032.776 33.30 31.977 15 煤层 原煤 23.17025.849 24.2127.84 24.283 26.03 精煤 31.46032.662 32.061 1.3.4 瓦斯、煤尘爆炸及煤的自燃瓦斯、煤尘爆炸及煤的自燃 （1） 、瓦斯 瓦斯含量由东往西增加，由浅部往深部递增，3、15 煤层甲烷含量不高，铁 路以东 3 煤层为瓦斯风化带，15 煤大部为瓦斯风化带。本井田瓦斯含量见测定结果汇总表 1.11。 综合上述结果，本井田 3、15 煤层按低瓦斯考虑。 表 1.11 3、15 煤层瓦斯含量测定结果汇总表 煤层编号 甲烷含量 （ml/gdaf） 甲烷成份 （%） 3 煤层 01.7 0.72 060.55 24.91 15 煤层 0.077.72 2.47 2.586.28 44.77 对可采煤层钻孔瓦斯含量测定成果统计见表 1.12 表 1.12 可采煤层钻孔瓦斯含量测定成果统计表 煤层 编号 甲烷含量 ml/gdaf 瓦斯成分 ch4/% co2/ % n2/% c2hx c8hx/% 3 煤 层 0.211 .41 0.52 10.4035. 68 25.12 1.275 .02 3.04 12.4082. 70 37.35 0.000 1 5 煤 层 0.077 .78 3.72 4.0188.4 7 52.99 1.884 .22 2.78 9.4195.0 9 44.58 0.000 (2)、煤尘爆炸与煤的自燃 据地质资料显示：3 煤层有煤尘爆炸危险性，15 煤层其火焰 长度 420mm，扑灭火焰的岩粉量为 50%70%，15 煤层具有煤尘爆炸危险性， ；据长治 勘探区详查地质报告采样做煤的自燃趋势试验结果，3 煤层还原样与氧化样燃点之差为 35，据此评定，3 煤层属不易自燃煤层，15 煤层还原样与氧化样燃点之差为 1450， 15 煤层属自燃煤层。 （3） 、地温 根据大范围的钻孔井温测量资料，本区为地温正常区，平 均地温梯度：500m 以内为 1.15/hm，500m 以外为 1.45/hm，综合分析认为地恒温带深度 约 2040m，温度 14.7。 1.4 煤层地质特征煤层地质特征 1.4.1 盘区位置盘区位置 设计采盘区（南四盘区）位于井田南翼，盘区上山的右侧。 1.4.2 盘区煤层特征盘区煤层特征 本首采盘区为 3 煤层，该煤层煤为黑色，由镜煤、亮煤及暗煤组成，以亮煤为主，暗煤 次之，夹镜煤条带，细中条带结构，属半亮光亮型煤，相当贫煤至无烟煤变质阶段。煤 层平均厚度为 6.51m，倾角 1 4，煤层结构简单：普遍含有一层夹矸，夹矸平均厚度为 0.25 0.4m。煤的硬度为 23，煤的密度为 1.47t/ m3，其煤层特征见表 5.1。 表 5.1 煤层特征表 煤 层 颜 色 煤岩 类型 比重 水分 （%） 灰分 （%） 挥发性 （%） 含硫量 （%） 发热量 mj/mg 业牌 号 3 色 亮 1.47 6 15-21 11-18 0.3 31.98 pm 该盘区平均瓦斯相对涌出量为 0.52 m3/t，涌出量较小。煤尘有爆炸危险性，无自然发火 倾向。 1.4.3 煤层顶底板岩石构造情况煤层顶底板岩石构造情况 老顶：中细砂岩，厚 2.5516.50m，平均厚度 10.22m，深灰色的、长石岩屑、分选、磨 圆较好； 直接顶：砂质泥岩、泥岩，局部为粉砂岩，厚 0.869.35m，平均厚度 2.36m，灰黑 色的、性脆、质硬； 直接底：砂质泥岩、泥岩，局部为粉砂岩，厚 0.306.31m，平均厚度 2.8m，灰黑色、平坦状口； 老底：灰色中厚厚层状细粒砂岩，厚 1.054.83m，平均厚度 3.9m，岩相变化大，为半坚硬坚硬岩。 1.4.4 水文地质水文地质 本首采盘区水文地质条件属简单型，该盘区上部为井田边界留设高度为 30m 的边界煤柱， 预计不会对首采盘区开采造成突水威胁。除此之外，太原组灰岩岩溶裂隙水是盘区内涌水的 主要来源，但是隔水层比较厚（平均 10m） ，灰岩水主要通过采空区顶板冒落后的上部裂隙 与采面导通。由于砂岩裂隙发育不均，一般富水性弱，只在局部相对较强，以静储量为主， 补给源不足，在开采时可能表现为少量突水、淋水、滴水。地质报告提供首采盘区内正常涌 水量为 200 m3/h，最大涌水量 280m3/h，涌水量不大。 1.4.5 地质构造地质构造 采盘区为背斜构造的一翼，煤层底板的起伏波动很小，煤层倾角 2 4。盘区内无断层， 无陷落柱，地质构造简单。 1.4.6 地表情况地表情况 本首采盘区地表为农田、小水沟，无大的地表水系和水体。 第第 2 章章 井田境界和储量井田境界和储量 2.1 井田境界井田境界 第 1 节华晟荣矿整个井田有六个拐点组成，各拐点的经纬坐标见表 2.1。 表 2.1 井田境界拐点 坐标 自 1988 年开始，先后有几家煤田地质队在该区进行了地质工作，1988 年地质部山西 办事处 114 地质队进行过普查，提交山西省长治勘探区详查地质报告经山西煤炭工业 管理局 1988 年第 8801 号文审批。华晟荣煤矿始建于 2002 年，矿区面积为 19.8km2，同 年该矿为了安全生产的需要，特委托山西煤炭地质 114 勘查院（资格证号： 1420051110066）在先期开采地段施工 3 个钻孔，并提交山西省沁水煤田长子县地方国营 华晟勘探地质报告 。 2.2 井田工业储量井田工业储量 2.2.1 矿井地质勘探矿井地质勘探 井田西部、东部钻孔分布均匀，地质勘探类型为精查，北部钻孔分布均匀，为详细勘探 区，南部的东半部份钻孔较少，为普查区。井田内西部以及断层北部大部分属 111b 级储量， 断层附近及露头附近属 122b 级储量，其它区域 为 333 级储量。高级储量 占 94.25%，符 合煤炭工业设计规范要求。 2.2.2 矿井工业储量矿井工业储量 计算计算 由地质勘探知，本矿井可采煤层有四层，分别为 3 # 、9 # 、14 # 和 15 # 煤层。但是 9 #煤层和 15 # 煤层赋存不稳定，同时 15 # 煤硫份高，属于自燃煤层，同时 15# 煤层位于 奥灰水位标高以下，受采动破坏影响，隔水层变薄，加之奥灰水较高的水头压力，使 15# 煤层矿床开采，实际上已成为岩溶裂隙水充水矿床，开采投资大，而 14 # 煤层属于薄煤层， 因此本设计主要是对 3 # 煤层进行设计。 1. 储量计算基础 （1）储量计算方法 本井田煤层的倾角较小，为近水平煤层，由 autocad 软件直接在井田开拓平面图上测 得井田的大致面积，再根据煤层倾角折算倾斜面积，乘以容重，煤层厚度，计算出井田工业 储量。 点号纬度（x）经度（y）点号纬度（x） 经度 （y） 13996168196809904399168019680333 23994470196810015399168019675379 33993934196802636399604019676841 （2）根据本矿的井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算； （3）根据煤炭资源地质勘探规范和煤炭工业技术政策规定：煤层最低可采厚 度为 0.70m，原煤灰分40%； （4）依据国务院过函（1998）5 号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题 的批复内容要求：禁止新建煤层含硫份大于 3%的矿井。硫份大于 3%的煤层储量列入平衡 表外的储量； （5）储量计算厚度：夹石厚度不大于 0.05m 时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的 夹石总厚度不超过每分层厚度的 50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度； （6）井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀， 采用地质块段的算术平均法。 2 矿井地质勘探 井田西部、东部钻孔分布均匀，地质勘探类型为精查，北部钻孔分布均匀，为详细勘探 区，南部的东半部份钻孔较少，为普查区。井田内西部以及断层北部大部分属 111b 级储量， 断层附近及露头附近属 122b 级储量，其它区域为 333 级储量。高级储量占 94.25%，符合煤 炭工业