采矿工程专业毕业论文煤层注水防尘工艺及其参数选择（济三矿60 mta新井设计）

摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为济三矿6.0 Mt/a新井设计。济宁三号煤矿位于山东省济宁市任城区境内，隶属兖州煤业股份有限公司。交通便利。井田走向（南北）长平均约7.14 km，倾向（东西）长平均约7.02 km，井田总面积为50.43 km2。主采煤层为3下煤和16下煤，平均倾角为6.37，3下煤层平均总厚为6.63 m，16下煤层平均总厚为5.33 m。井田地质条件较为简单。井田工业储量为82774.03万t，矿井可采储量56319万t。矿井服务年限为72.2 a，矿井正常涌水量为335.6 m3/h，最大涌水量为552.5 m3/h。矿井瓦斯涌出量较低，为低瓦斯矿井。井田为立井单水平开拓。矿井初期只开采3下煤，16下煤作为矿井远景资源开发。大巷采用胶带运输机运煤，辅助运输采用无轨胶轮车设备。矿井通风方式前期为中央并列式通风，后期为中央边界式通风。矿井年工作日为330d，工作制度为“四六”制。一般部分共包括10章：1.矿区概述及井田地质特征；2.井田境界和储量；3.矿井工作制度及设计生产能力、服务年限；4.井田开拓；5.准备方式带区巷道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风及安全；10.矿井基本技术经济指标。专题部分题目是煤层注水防尘工艺及其参数选择。翻译部分主要内容为采场底板岩层应力的分析模型及应用，英文题目为：Analytical model and application of stress distribution on mining coal floor。ABSTRACTThis design includes of three parts: the general part, special subject part and translated part. The general part is a new design of Jisan mine. Jisan mine lines in JiNing in ShanDong province. The traffic of road and railway is very convenience to the mine. The run of the minefield is 7.14 km ,the width is about 7.02 km，well farmland total area is 50.43 km2.The three and the sixteen are the main coal seams. The thickness of the three mine is about6.63 m in all。The thickness of the sixteen mine is about5.33 m in all。The proved reserves of the minefield are 827.74 million tons. The recoverable reserves are 563.19 million tons. The designed productive capacity is 6 million tons percent year, and the service life of the mine is 72. 2 years. The normal flow of the mine is 335.6 m3 percent hour and the max flow of the mine is 552.5 m3 percent hour. The mineral well gas gushes the deal lower, for low gas mineral well.The well farmland is a single level in an inclined well to expand.The working system “four-six” is used in the Jisan mine. It produced 330d/a.This design includes ten chapters: 1.An outline of the mine field geology; 2.Boundary and the reserves of mine; 3.The service life and working system of mine; 4.development engineering of coalfield; 5.The layout of panels; 6. The method used in coal mining; 7. Transportation of the underground; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms.Special subject parts of topics is about the technique of Coal Seam Waterflooding and selection of parameters for Coal Seam Waterflooding.Translation part of main contents is analytical model and application of stress distribution on mining coal floor，English topic is: Analytical model and application of stress distribution on mining coal floor.目 录1 矿区概述及井田地质特征21.1 矿区概述21.1.1矿井位置和矿区地形21.1.2交通条件21.1.3矿区气候31.1.4矿区水文情况31.2 井田地质特征41.2.1井田勘探程度41.2.2井田煤系地层概述51.2.3地层概况51.2.4井田地质构造81.2.5井田水文地质特征131.3 煤层特征151.3.1可采煤层特征151.3.2煤的特征181.3.3煤的化学性质和工艺性能191.3.4煤的可选性241.3.5瓦斯271.3.6煤尘291.3.7煤的自燃302 井田境界和储量332.1 井田境界332.1.1井田范围332.1.2开采界限332.1.3井田尺寸332.2 矿井地质资源量342.2.1储量计算基础342.2.2矿井地质资源/储量352.3 矿井工业资源/储量372.4 矿井设计资源/储量372.5 矿井设计可采储量403 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限413.1 矿井工作制度413.2 矿井设计生产能力及服务年限414 井田开拓434.1 井田开拓的基本问题434.1.1井筒的形式、位置444.1.2工业广场位置、形状的确定464.1.3开采水平的确定及采带区划分474.1.4方案比较474.2 矿井基本巷道564.2.1井筒564.2.2井底车场604.2.3主要开拓巷道605 准备方式带区巷道布置655.1 煤层地质特征655.1.1煤层的埋藏条件655.1.2带区煤层特征655.1.3地质构造655.1.4顶底板特性655.1.5水文地质665.1.6地表情况675.2 带区巷道布置及生产系统675.2.1带区数目及首采带区位置675.2.2带区巷道布置675.2.3带区生产系统675.2.4带区生产能力及采出率685.3 带区主要硐室布置695.4 掘进系统705.4.1巷道断面及支护形式705.4.2掘进工作面布置705.4.3巷道掘进指标705.4.4矿井移交主要技术指标716 采煤方法746.1 采煤工艺方式746.1.1确定回采工作面长度746.1.2工作面推进长度和推进方向确定756.1.3回采工作面破煤、装煤方式的确定766.1.4采煤机的工作方式776.1.5回采工艺786.1.6确定回采工作面运煤方式796.1.7确定回采工作面支护方式806.1.8工作面顶板管理886.1.9循环图表、劳动组织、工作面经济与技术指标906.2 回采巷道布置937 井下运输957.1 概述957.2 带区运输设备选择967.2.1设备选型原则967.2.2带区运输设备选型及能力验算977.3 大巷运输设备选择987.3.1确定主运输大巷运输方式997.3.2主运输系统与设备997.3.3辅助运输方式的选择997.3.4矿井辅助运输系统1007.3.5胶轮车运输1028 矿井提升1048.1 概述1048.1.1 矿井提升的原始条件和数据1048.2 主副井提升1048.2.1 主井提升系统1048.2.2 副井提升系统1069 矿井通风及安全1079.1 矿井通风方式选择1079.1.1矿井概况1079.1.2矿井通风系统的基本要求1079.1.3矿井通风类型的确定1089.1.4主要通风机工作方法的确定1099.1.5带区通风系统的要求1099.1.6回采工作面通风方式1109.2 矿井风量计算1119.2.1风量计算的标准及原则1119.2.2采煤工作面需风量1129.2.3掘进工作面需风量1139.2.4各种峒室需风量1149.2.5全矿总风量的计算1149.2.6风量分配1159.3 矿井通风阻力计算1159.3.1计算原则1169.3.2确定矿井通风容易时期和困难时期1169.3.3矿井最大阻力路线1169.3.4各段通风阻力1179.3.5全矿总风阻和等积孔1199.4 矿井通风设备选择1209.4.1通风机选型1209.4.2电动机选型1229.4.3矿井主要通风设备的要求1229.4.4反风、风峒的要求1239.5 矿井灾害的防治措施1239.5.1瓦斯管理措施1239.5.2煤尘的防治1249.5.3防火1249.5.4防水12410 设计矿井基本技术经济指标131参考文献：133专题部分136翻译部分150英文原文：150中文译文：160致 谢170 第172页一般部分1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1矿井位置和矿区地形济宁三号煤矿位于山东省济宁市任城区境内，隶属兖州煤业股份有限公司，新井设计生产能力6.0 Mt/a，设计服务年限72.2年，井田总面积50.43 km2。井田地形由南阳湖区及滨湖冲积平原组成，南阳湖区面积约占三分之二。东部为滨湖冲积平原，地势平坦，沟渠纵横。井田东部地面标高+32.53+37.78 m，地势东高西低，自然坡度0.4；泗河口冲积扇处地面高程一般在+33+35 m。井田西部为南阳湖区，根据南阳湖南阳水文站和辛店水文站历年湖水位观测资料，湖面历年平均标高为+34.25 m；根据湖区钻孔资料，湖底标高为+31.5833.35 m。1.1.2交通条件本区交通方便，铁路、公路及水路运输均很发达(图1-1)。铁路有兖(州)新(乡)铁路通过济宁市，向东32 km至兖州站，与京沪线相接；向西在菏泽东站与京九线相接，在新乡与京广线相接轨。通往日照港的兖(州)石(臼所)铁路全长316 km。矿区铁路专用线与国家铁路网相连结，铁路运输四通八达。兖州、济宁、邹城的公路已成环形，济东矿区公路横贯井田北部，公路运输甚为便利。京杭运河由北向南流经井田西部，河宽6080 m，平均水深2 m，全年除一、二月份因水浅不能通航外，其余时间均可通航。根据水利交通部门规划，京杭运河将建成为南北水上运输的主要航道，经疏通后年通过能力为2500万吨。图1-1-1 济宁三号煤矿交通位置图1.1.3矿区气候本区气候温和，属温带季风区海洋大陆性气候。据济宁市气象局1959年至2007年观测资料：历年平均降雨量为696.0 mm，年最大降雨量为1186.0 mm(1964年)，年最小降雨量为347.9 mm(1988年)，日最大降雨量为183.7 mm(1993年8月5日)。降雨量多集中在7、8月份，春季少雨，时有春旱。年平均蒸发量为1774.4 mm，年最大蒸发量为2228.2 mm(1960年)，年最小蒸发量为1451.1 mm(1964年)。历年平均气温为13.9 C，月平均最高气温为29 C(1959年7月)，日最高气温为41.6 C (1960年6月21日)，月平均最低气温为-4.1 C (1967年1月)，日最低气温为-19.4 C (1964年2月18日)，多年最低平均气温月为1月，平均气温为-2 C。春、夏两季多东及东南风，冬季多西北风，平均风速为2.3 m/s，最大风速为22.7 m/s(1979年6月25日)。历年最大积雪厚度为0.15 m；最大冻土深度为0.31 m。1.1.4矿区水文情况南阳湖分布于井田的西部及西南部，是附近地表水的聚积地。湖区面广水浅，边缘多为芦苇沼泽地，中部则是水草泥底，一般常年积水，中部水深2 m左右，枯水季节常小于1 m，偶有湖干现象出现，历年最低水位为+32.32 m(1962年3月8日)。洪水季节水深可达4 m以上。解放后最高洪水位为+36.54 m(1957年7月15日)，当时曾因湖水上涨导致湖水外溢，加上泗河决口，淹没了周围大片村庄，淹没范围北至济宁，南至鱼台，东至马坡，西至嘉祥、金乡县境内，本区也曾被淹没。南阳湖周边修筑有湖堤，井田内南阳湖堤堤顶高程为+36.8+40.2 m，一般高出地面3 m以上，其中辛店、辛闸村附近的堤顶高程分别为+37.3 m和+37.7 m。井田内主要河流有京杭运河、泗河、幸福河及洸府河等，它们以湖盆为中心，分别流入南阳湖。京杭运河位于井田西部，从北向南至7线西侧流入南阳湖，最高水位为+36.67 m，汛期最大流量为626 m3/s(1964年9月6日)，旱季流量变小乃至干涸，井田内运河的堤顶高程为+38.9+40.1 m。洸府河位于井田北部，自北向南至辛店西侧流入南阳湖，河床宽约400 m，汛期最大流量400 m3/s(1964年9月1日)，旱季流量减小乃至干涸，井田内洸府河的堤顶高程为+34.0+38.5 m。泗河发源于新泰市的太平山西部，由东向西流经曲阜后转向南西流经兖州煤田和济宁煤田，在井田东南部的辛闸村以南注入南阳湖，全长142 km，流域面积2590 km2，河床宽度1001000 m，河水流量受降水控制，每年79月最大，34月最小，最大流量3380 m3/s(1957年7月24日，据鲍家店勘探区精查地质报告)，最小干涸，河水涨退迅速，属季节性河流，井田内泗河的堤顶高程为+36.4+41.5 m。东南部尚有幸福河等，均为季节性河流，井田内幸福河的堤顶高程为+33.6+37.6 m。1.2 井田地质特征1.2.1井田勘探程度济宁煤田发现于1957年。1957年至1959年由原山东省煤炭工业地质勘探局123队进行过普查勘探，于1959年12月提出济宁第二煤田综合普查报告。1965年至1968年由原华东煤炭基建公司第二勘探队和物测队进行了详查勘探，于1968年10月提出了济宁煤田综合详查报告。1980年至1981年由山东煤田地质公司一、二、三勘探队和物测队进行了济宁煤田(东区)总体详查，于1981年11月提出了山东省济宁煤田(东区)总体详查地质报告。1981年至1983年由山东煤田地质公司勘探三队进行了精查勘探，于1983年11月提出了三井田精查地质报告，该报告曾被国家地质局评为优质报告。1996年11月至1997年6月，兖州矿务局冻结地质队施工了主检、副检和风检3个井筒检查孔，共完成工程量1958.75 m，抽水10次。提交了济宁三号井井筒检查钻孔施工地质报告，为原三个井筒的设计、施工提供了较详实的地质、水文地质、土工试验成果、岩石物理力学实验成果以及各种土壤参数和抽水试验成果等资料。1997年6月至10月，为了掌握井筒附近不同含水层水位动态变化，以及时采取合理的防止井筒破坏措施，济宁三号煤矿委托兖矿集团地质工程公司施工了P1-1、J3-1、Q下-1孔三个水文观测孔，完成工程量1075.82 m，抽水2次，提交了钻孔施工总结、钻孔综合柱状图及水质化验成果资料。1998年以来，先后采用地面钻探、地震勘探和井下巷探、钻探等手段进一步查明生产开拓采区地质条件、摸清地质构造发育规律和煤层赋存状态、矿井水文地质条件，以满足设计、生产部门对地质资料的需要。特别是1998年12月以来，为了进一步查明井田地质特别是构造、煤层被冲刷侵蚀情况，以及查明井田水文地质特征，在全井田进行了生产勘探。全井田共施工钻孔55个，即S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13、S14、S15、S16、S17、S18、S19、S20、S21、S22、S23、S24、S25、S26、S27、S28、S29、S30、S31、S32、S33、S34、S35、S36、S37、S38、S39、S40、S41、S42、S43、S44、S45、S46、S49、P1-2、P1-3、J3-5、J3-6、J3-7、Q下-2、Q下-3、Q下-4，总工程量47198.69 m。另外，在孙氏店断层以东施工了O2-1孔，工程量281.00 m。生产勘探工程全部由兖矿集团东华建设有限公司施工，施工严格按照矿方提出的要求进行，在每个钻孔完成后均提交了施工总结报告，钻孔质量较高。1.2.2井田煤系地层概述济三井田主要含煤地层为石炭二叠系的太原组和山西组，平均厚280.92 m，可采及局部可采煤层有3上、3下、6、10下、12下、15上、16上及17煤共8层，平均总厚16.39 m，含煤系数为3.72%。其中主要可采煤层为3上、3下及16上、17煤，平均总厚13.95 m，占可采煤层总厚的76.67%。以3上、3下煤两层厚度较大，平均厚度达6.63 m，占可采煤层总厚的58.4%，且埋藏浅，位于含煤地层上部，是先期开采的主要对象。1.2.3地层概况济三井田地层区划属华北地层区鲁西地层分区济宁地层小区。在区域上，除东北部有太古界、震旦系、寒武系和奥陶系出露外，其余均被第四系覆盖。第四系之下发育有新近系、古近系、侏罗系、二叠系和石炭系。缺失上奥陶统、志留系、泥盆系、下石炭统和三叠系等。1第四系(Q)：厚0500 m。广布于全区，以西南部较厚。主要由粘土、砂、砂砾及砾石组成。不整合于下伏不同时代地层之上。2新近系(N)：厚0836 m。主要分布于郓城、鄄城、菏泽、曹县等地，以曹县地区厚度最大。为一套棕黄、红色泥岩、粉砂岩，底部常见砂砾岩，下部有时夹泥煤薄层。时代属中上新世，与下伏古近系为不整合接触。3古近系官庄组(E23g)：厚2401000 m。分布在成武、郓城、梁山、汶上、宁阳至泗水一线。以土红、灰绿等杂色粘土岩为主，下部普遍含有石膏。时代属始新渐新世，与下伏地层为不整合接触。4上侏罗统蒙阴组(J3m)：最大厚度在1300 m以上，分布较广。本组分为上、下两部分。下部以红砂岩为主，底部有一层不稳定的砾岩，最大厚度可达700 m；上部为灰绿色粉、细砂岩互层夹泥岩，厚度可达600 m以上。与下伏二叠系地层呈不整合接触，或超覆于不同时代地层之上。5二叠系(P)：全厚达630 m以上。包括太原组上中段、山西组、下石盒子组和上石盒子组。分布范围与上石炭统相同，在负向构造范围内有广泛分布。山西组厚70150 m，由灰白、浅灰及灰绿色砂岩和深灰色粉砂岩、泥岩及煤层组成，为本区主要含煤地层；下石盒子组厚65 m，由灰绿色砂岩和杂色铝质泥岩、粉砂岩组成，富含植物化石。上石盒子组，厚度500 m，主要为一套紫红、灰绿等杂色铝质泥岩、粉砂岩和灰色粉砂岩等，含植物化石，底部含B层铝土岩。本系与下伏上石炭统地层呈整合接触。6上石炭统(C2)：厚205 m左右。包括本溪组和太原组下段，在负向构造内有广泛分布。本溪组厚2080 m，一般35 m，以杂色铝质泥岩为主，夹薄层灰岩；太原组厚170 m左右，以深灰色粉砂岩、泥岩为主，夹部分砂岩、石灰岩及煤层。与下伏中、下奥陶统为假整合接触。7奥陶系中、下统(O1-2)：厚约750 m。为厚层状灰岩、豹皮灰岩及白云质灰岩等，区内广泛分布，与下伏寒武系为整合接触。8寒武系()：包括下、中、上统，总厚388750 m。下统包括馒头组、毛庄组，厚200 m，主要为暗紫色泥岩及薄层灰岩；中统包括徐庄组、张夏组，厚240 m，下部为暗紫色云母页岩、砂岩夹薄层灰岩，上部则以厚层鲕状灰岩为主；上统包括崮山组、长山组和凤山组，厚280 m，以竹叶状薄板状灰岩为主，夹少量泥质岩。本系与下伏震旦系土门组为假整合接触。9震旦系土门组(Z)：仅见于凫山南侧，厚约30余米，主要为灰黄色硅质灰岩。与下伏太古界为不整合接触。10太古界泰山群(Art)：总厚度大于6000 m。主要为一套深变质岩系及太古代晚期侵入岩(泰山期)。区内广泛分布。现将井田内的地层层序、时代、厚度、岩性及其分布范围等简述如下：1第四系(Q)第四系属冲积湖积相地层，由砂层、粘土层及砂质粘土、粘土质砂等相间沉积组成。厚133.22252.00 m，平均187.28 m，东薄西厚。根据井田内对第四系进行了全取芯钻进的钻孔的岩性、颜色、物性特征等资料，第四系可分为上、中、下三组。(1)第四系上组以棕黄色、灰黄色粘土、砂质粘土及褐黄色砂层为主。厚66.5491.03 m，平均80.61 m。(2)第四系中组中组由粘土、粘土质砂及砂砾、砂层、砂砾层等相间组成。厚42.9373.68 m，平均54.23 m。(3)第四系下组下组主要由灰绿、灰白色砂及砂砾、粘土质砂、粘土质砂砾、粘土、砂质粘土等组成。厚57.6376.70 m，平均64.73 m。第四系底部在大部分地段分布有一层粘土层，厚0.4067.41 m，平均13.33 m。不整合2侏罗系上侏罗统(J3)上侏罗统全隐伏于第四系之下，不整合于石盒子组、山西组、太原组地层之上。主要由砖红、紫红色砂岩、粉砂岩间夹砾岩组成，残厚16.65598.90 m，平均287.02 m，由西北向东南逐渐变薄。剥蚀边界位于井田东南边界以外17线以南。蒙阴组按岩性特征分为上、下二个亚组，下亚组含一、二、三段；上亚组含四、五段，分段叙述如下：(1)上亚组第五段：为较单一的灰、灰绿色粉细砂岩互层，以细砂岩为主，多为泥、钙质胶结，下部含数十米厚的叶肢介化石层，并常见鱼化石。第四段：为灰、深灰、灰绿色粉细砂岩互层，以粉砂岩为主，夹泥质粉砂岩、泥岩和较多的泥质条带，尤以下部为多，且常夹有紫灰色岩层。(2)下亚组第三段：主要为紫灰、暗紫色中、细粒砂岩，顶部含较多的粉、细砂岩，且常夹有灰及灰绿色岩层。本段中、下部侵入有灰绿色辉长岩层状侵入体，呈岩床存在，主要含角闪辉长岩及橄榄辉长岩等。岩浆岩顶底部及其邻近的本段砂岩内裂隙较发育，砂岩受岩浆岩烘烤而变硬，颜色变浅形成含水段。第二段：为暗紫、紫红色细至中粒砂岩，下部夹泥岩薄层，底部处常含有砂砾岩或砾岩层。第一段：以砖红色粘土质细至中粒砂岩为主，含铁质，胶结较松散。底部常发育有一层砾岩，成分以石英岩为主，石灰岩次之，铁泥质胶结 ，较坚硬，具裂隙。不整合3二叠系(P)包括太原组中上段(十一灰顶界面至太原组顶界面)、山西组、下石盒子组和上石盒子组。在负向构造范围内有广泛分布。上石盒子组最大残厚185.80 m，平均98.64 m，主要为一套紫红、灰绿等杂色铝质泥岩、粉砂岩和灰色粉砂岩等，含植物化石，底部含B层铝土岩。下石盒子组残厚约50 m，由灰绿色砂岩和杂色铝质泥岩、粉砂岩组成，富含植物化石。山西组厚度为81.73146.36 m，平均110.74 m。由灰白、浅灰及灰绿色砂岩和深灰色粉砂岩、泥岩及煤层组成，为主要含煤地层。太原组厚71.00190.30 m，平均170.18 m。中上段以粉砂岩、泥岩、砂质泥岩、石灰岩和煤层的互层为特色，发育三灰和十下灰两层重要的灰岩，16上煤为重要的可采煤层。太原组中上段为重要的含煤地层。本系与下伏上石炭统地层呈整合接触。整合4石炭系上石炭统(C2)包括本溪组和太原组下段(十二灰顶界面至十一灰顶界面)，在负向构造内有广泛分布。太原组下段以深灰色粉砂岩、泥岩、铝质泥岩为主，夹部分砂岩、煤层。本溪组厚24.5564.75 m，平均44.83 m，以杂色铝质泥岩为主，夹23层薄层灰岩。与下伏中、下奥陶统为假整合接触。 假整合 5奥陶系中、下统(O12)区域上厚度约750m。为厚层状灰岩、豹皮灰岩及白云质灰岩等，为含煤地层的基底。含腕足类化石Strophomenoid(扭月贝类)等。1.2.4井田地质构造济宁煤田位于华北地台鲁西台背斜的西南缘，在鲁西南断块坳陷济宁地堑的东部。根据地质力学观点，位于昆仑秦岭纬向构造带的东延北支部分，并处于和新华夏系第二沉降带的复合端。济宁煤田北部和南部分别为二个近东西向的地堑构造。北部为汶上宁阳地堑构造，南部为菏泽断层、凫山断层与单县断层所控制的成武鱼台地堑构造。它们成东西向延展、横贯于济宁煤田的北部和南部。煤田东部为滋阳背斜、兖州向斜、滕县背斜构成的NE向褶曲组，西部为NNE向的巨野向斜。在煤田区域构造特征方面，无论褶曲或断裂构造均与其所处的大地构造位置、区域构造单元的相互组合及其变化等有着较明显的规律性。三井田位于南北向的济宁地堑构造内，位于济宁煤田(东区)的中南部。东西二侧分别为南北向的区域性断裂孙氏店断层和济宁断层，井田内断层则以受此区域性断裂控制的南北向断层为主。井田的褶曲形态北部以宽缓褶曲为特点，往南逐渐转成北东向、向北西倾伏的单斜构造。三井田煤系赋存特点是，东部及东南部浅，西部深。由北至南为一近南北走向、向西倾伏逐渐转成北东走向向北西倾伏的单斜构造。浅部具宽缓褶曲的特点，形成次一级的向背、斜构造。地层倾角平缓，一般在59左右，唯东部孙氏店支一断层西侧，因受断层牵引影响，倾角局部变陡。在5至7剖面线处可达18以上。井田内褶曲构造因地层倾角平缓，褶曲幅度又不大，所以形态不甚明显。济三井田以南北向断层为主。如孙氏店断层、孙氏店支一断层、北王断层、八里铺东断层和八里铺西断层等。且多为东升西降的西倾正断层，使本区地层自东向西呈台阶式下降，控制着本区的主要构造形态。也发育有南北向的东倾正断层，如F8断层、KF7断层与董庄断层等，与西倾正断层间构成小的地堑、地垒构造。其次尚发育有一组北东东至东西向的正断层，如C17-2断层与泗河口断层等。但在济三井田内分布较零散，不占主导地位。井田内断层以正断层为主，也见有少数较小落差的逆断层，落差一般在10 m以下。唯井田西南部的C19-16断层为一落差较大的逆断层，3上煤重复，落差达30 m。经资源勘探、地震探测、建井时期开拓，由钻孔资料、地震解释资料和开拓开采实际揭露资料证实，井田内发育褶曲构造，在煤层底板等高线图上显示出褶曲的基本形态，但由于地层倾角不大，褶曲幅度较小，因而褶曲宽缓。图3-5基本展示出了井田内褶曲的分布特点和延展方向。济三井田内褶曲发育特点，反映了褶曲形成受构造应力作用的特点，褶曲是井田内煤层产状变化表现出的地层走向变化规律，可以看出，褶曲不是在一期构造运动中形成的，至少遭受南北向挤压和北东-南西向挤压两次挤压作用的影响。但是，井田内的褶曲是煤田区域构造的次级构造，可能是井田外围大型断裂构造的派生构造。井田地层总体倾角平缓，褶曲构造不甚发育，褶曲幅度不大。图1-2-1 井田构造纲要图井田内普遍有燕山期的岩浆活动，呈层状侵入于上侏罗统红砂岩内，侵入层位较为稳定，主要在上侏罗统第三段的中下部，厚度1.10174.95 m，平均96.49 m。总体上东部薄，西部厚(图3-10)。岩性以橄榄辉长岩为主，也有角闪辉长岩等。灰绿色，等粒状晶质结构，岩层中部颗粒较粗，结晶及自形程度好。据薄片鉴定资料，主要矿物为基性斜长石(拉长石)、辉石、橄榄石及角闪石，副矿物有少量磷灰岩、磁铁矿及黑云母等。岩石因次生蚀变，橄榄石有蛇纹石化，辉石、角闪石发生绿泥石化。在济宁矿区总体详查阶段，岩浆岩曾采样测定过绝对年龄。据二机部第三研究所同位素地质研究室对细粒橄榄辉长岩中的黑云母进行钾-氩法同位素地质年龄测定，其年龄值为1.064亿年，地质时代相当于中生代末期的早白垩世。岩浆活动与构造运动密切相关。鲁西南地质构造形态于中生代形成雏形，新生代喜山期使之加强而形成现今构造格局。即上侏罗统红色砂岩沉积之前，煤系地层已有轻度褶曲，表现为井田北部石盒子组地层保存厚、南部薄，这是燕山运动第一幕；随着上侏罗统红色砂岩的沉积，煤系及红层发生褶曲，并伴随有岩浆活动，形成辉长岩等呈层状侵入于红色砂岩上部，这是第二幕，也是较强的一幕。岩浆岩体自西向东侵入；其后随着地应力的变迁，产生有北西轻微褶曲的干扰和较强烈的断裂活动。井田内尤以南北向、向西倾的断层为主，它们切断了奥陶系灰岩至上侏罗统红色砂岩地层及岩浆岩层状侵入体，这是燕山运动晚期至喜山运动所致。到目前为止，井田内尚未发现岩溶陷落柱。图1-2-2 地层综合柱状图1.2.5井田水文地质特征济宁煤田处于东起峄山断层、西至济宁断层、北起长沟断层、南至凫山断层的区域水文地质单元的西部。该水文地质单元面积约2000 km2，东部为兖州煤田，西部为济宁煤田，北部为曹洼奥灰水源地(奥灰地下水年可开采量为7104 m3/d)，南部为邹西奥灰水源地(奥灰地下水可开采量为1.31051.5105 m3/d)。区内主要河流有泗河、京杭运河、白马河、洸府河等，自北向南流入南阳湖。东南部为寒武系灰岩裸露区，形成凫山，边缘有零星奥灰出露；北部滋阳山为奥灰零星露头。除凫山和滋阳山外，区内全部被第四系覆盖，地表水对矿井开采无影响。区域水文地质特征主要取决于边界条件、奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层、第四系孔隙含水层和粘土类隔水层这三者的水文地质特征。区域范围内奥陶系灰岩具有裸露型、覆盖型、埋藏型，是一个边界条件比较明显，具有地下水循环应有的补给、径流、排泄条件在内的完整的水文地质单元。裸露区岩溶化严重，有接受大气降水和地表水补给的方便条件，地下水动态变化大，主要分布在北部滋阳山和南部凫山出露区，面积较小。覆盖区岩溶裂隙比较发育，具有经常接受第四系孔隙水补给的条件，富水性比较强。在兖州煤田之外与济宁煤田以东范围内均属覆盖区。覆盖区绝大部分属级富水区(1q10 L/sm)，南部有长达30 km的级强富水区(q10 L/sm)，该富水带以北和以南的地下水均流向本区，属强径流带。埋藏区深埋于石炭二叠系之下，不具备接受大气降水、地表水和第四系孔隙水补给的条件，富水性较弱。兖州煤田内奥灰埋藏区绝大部分属级中等富水区(0.1q1 L/sm)。济宁煤田内奥灰埋藏区绝大部分属级弱富水区(q0.1 L/sm)，但本矿井南部泗河口井田也达级，个别孔(C19-7)则达级；许厂、代庄矿井北部为级，南部为级。兖州、济宁两煤田煤层露头之外、本溪组之下的奥灰埋藏区，富水性均可达到级。第四系厚度变化比较大，从0338.76 m，但规律性较清楚。大范围内东北薄、西南厚。据岩性、颜色、物性特征可划分为上、中、下三组。上组属强富水含水层，农用机井、厂矿企业供水均设置在上组；中组以隔水层为主，多为粘土、砂质粘土类；下组隔水层减少，含水层增多，富水性较中组强，但较上组弱。区域内无论是奥灰隐伏露头还是煤系隐伏露头，东部下渗条件较西部好。济宁煤田内上组煤直接充水含水层为山西组砂岩和太原组第三层石灰岩，间接充水含水层为上侏罗统砂岩含水层。山西组砂岩漏水孔率为23.8%，单位涌水量0.13010.4755 L/sm，富水性中等；太原组第三层石灰岩漏水孔率为1.2%14.5 %，单位涌水量0.003060.00701 L/sm，富水性较弱。下组煤直接充水含水层为太原组第十下层石灰岩，漏水孔率为4.4%11.3%，单位涌水量为0.001010.1857 L/sm，富水性不均匀；间接充水含水层为煤系基底奥灰含水层。井田内对矿井生产有影响的含水层自上而下主要有第四系砂砾孔隙含水层；上侏罗统砂砾岩孔隙裂隙含水层；山西组3上煤顶部砂岩裂隙含水层、3下煤顶板砂岩裂隙含水层；太原组第三、十下层石灰岩岩溶裂隙含水层；奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层。其中，3煤顶底部(包括3上煤顶部和3下煤顶板)砂岩裂隙含水层、太原组第三、十下层石灰岩溶裂隙含水层是直接充水含水层，局部地段上侏罗统砂砾岩孔隙裂隙含水层底部处于导水裂隙带发育高度范围内对开采产生直接影响。第四系砂砾含水层浅部接受大气降水和地表水的直接补给作用，上侏罗统砂砾岩含水层可通过越流形式获得上覆第四系水的补给，煤系各含水层则可在其露头处接受上覆含水层的补给或通过东部孙氏店断层可能获得对盘奥灰水的补给。井田内对各主要含水层进行了抽(注)水试验或简易抽水试验，获得了各主要含水层的单位涌水量和渗透系数等水文地质参数(表1-2-1)。表1-2-1 井田内各主要含水层抽(注)水试验有关参数含水层单位涌水量q(L/sm)渗透系数K(m/d)富水性Q上0.77463.74191.224715.559中等强Q下0.04071.59330.08422.824弱中等J30.06470.41200.01930.1092弱中等J3上0.004890.22910.007220.424弱中等J3下0.00020.22580.0001530.872弱中等3上煤顶砂0.000007850.00043190.0000370.0019496弱3下煤顶砂0.00003330.1030.00002130.2375弱中等三灰0.00005740.003060.00080.0615弱十下灰0.00003290.0020130.00030.003474弱奥灰(井田内)0.001010.082589530.001680.161008弱奥灰(孙氏店断层以东)0.22970.59990.19870.567中等自1998年底矿井投产以来，矿井年平均涌水量最大为407.3 m3/h(2007年)，最小为48.9 m3/h(1999年)，平均为294.2 m3/h；单月最大涌水量为552.5 m3/h(2001年12月)；涌水量不均匀系数平均为1.53，最大为2.48(1999年)。详见表1-2-2。表1-2-2 矿井涌水量表年 度199920002001200220032004200520062007矿井涌水量 (m3/h)平均值48.9249.2333.3351.6338.8318.6281.6318.1407.3最大值121.4439.8552.5462.2516.0419.5336.6368.0535.9不均匀系数2.481.761.661.311.521.321.201.161.32矿井涌水方式以采后涌水为主，约占矿井涌水量的三分之二，其它为巷道淋水等。根据涌水量观测资料及分析，一采区的涌水量主要来自上侏罗统砂砾岩水，其余采区则主要为3煤顶部砂岩水。表1-2-3 矿井充水含水层富水性等级表含水层名称单位涌水量(L/sm)富水性等级第四系下组0.04071.5933弱中等上侏罗统下部0.00020.2258弱-中等3上煤顶部砂岩0.00007850.0004319弱3下煤顶底板砂岩0.00003330.103弱-中等三灰0.00005740.00306弱正常情况下，矿井开采3下、16上煤时，采掘工程、矿井安全受水害影响较小。在构造密集带及与上侏罗统底界距离较小的部位，涌水量较大，开采受水害影响程度加大，但不威胁矿井安全。济宁三号煤矿的矿井防治水工作，主要通过正常的排水系统、施工探放水钻孔、启封不良钻孔等实现，矿井防治水工作难度不大。综上所述，按矿井水文地质规程分类标准，开采3下、16上煤时，济宁三号煤矿矿井水文地质类型为中等类型。1.3 煤层特征1.3.1可采煤层特征三井田含可采煤层8层，现就各可采煤层厚度、可采特征分述如下：(一)可采煤层基本特征1. 3上煤位于山西组中部，上距B层铝土岩71.93 m，下距3下煤34.41 m。煤层厚度05.80 m，平均1.21 m。大部为中厚煤层，煤层厚度不稳定，并呈现一定的规律变化，存有自东向西逐渐增厚的趋势。在井田的中部有冲刷无煤区，分布规律较为清楚。呈现二个条带，一个呈北北东方向纵贯井田的中部，北起158号孔，向南西方向经160、C5-4、C7-8、C9-13、C10-8、C15-11等钻孔至19线，向南延伸到第四勘探区境内，在井田内延展长度10 km，宽12 km；另一个是在上述冲刷带中部，由C9-13、C10-11号孔处向东分叉出另一股，开始沿第9勘探线呈东西方向向东延展，至C9-2号孔又折向南，一直至煤层露头，长约4.5 km，宽0.51.7 km。其冲刷规律表现为冲刷区内大部冲刷无煤；以外则保存煤层的原生厚度，一般都在0.902.56 m之间，无变薄过渡带。煤层结构简单，含不稳定的夹矸03层，夹矸岩性一般为炭质泥岩、炭质粉砂岩、粉砂岩及泥岩等。在建井报告中，煤厚变异系数(g)41%，可采性指数(km)0.66，为大部可采的不稳定煤层。但在进行生产补充勘探基础上，对全井田范围内煤层厚度变异系数和可采性进行重新统计，煤厚变异系数(g)57.9%，可采性指数(km)0.71，为不稳定煤层。可以看出，3上煤在控制程度提高的情况下，其厚度变异系数有较大幅度的增大，而可采性指数稍有增大。2. 3下煤位于山西组下部，下距6煤35.82 m。煤层厚度09.69 m，平均6.63 m。大部为厚煤层，煤层厚度较稳定，呈现东厚西薄的规律变化。井田中、东部厚煤层区个别地段则因冲刷影响发生煤层局部变薄现象。呈三个北东向零星条带，自东向西顺序为C8-11、C11-7、C2-2、C6-8及120、C4-11等钻孔方向，均呈孤立块段出现，影响范围较小。在井田西部则因冲刷作用导致大面积煤层变薄，直至西部无煤区的出现(图4-8)。西区中部为煤层的冲刷变薄带，煤层厚度一般在23 m，个别点也有冲刷无煤区存在。如10线的C10-8号孔便是，周围煤层厚度也仅1m左右。西部C7-12、C11-19号孔以西，15线以南则煤层冲刷殆尽，形成大片冲刷无煤区。煤层结构简单，含不稳定的夹矸03层，夹矸岩性一般为炭质泥岩、炭质粉砂岩、粉砂岩及泥岩等。煤厚变异系数(g)38.9 %，可采性指数(km)0.92，属可采的较稳定煤层。但在井田内不同地区，3下煤稳定性稍有差异，东部为较稳定至稳定煤层，西区为较稳定煤层。3. 6煤位于太原组上部，下距三灰11.74 m；距10下煤50.02 m。煤层厚度01.39 m，平均0.54 m。为薄煤层，北部稍好，有可采块段；往南逐渐变薄直至沉缺，大部不可采。煤层结构简单，含不稳定的夹矸01层，夹矸岩性一般为炭质泥岩、炭质细砂岩、细纱岩、粉砂岩及泥岩等。可采性指数(km)0.09，煤厚变异系数(g)28.6%，可采性很差，为局部可采的极不稳定煤层。410下煤位于太原组中部，下距12下煤15.44 m。煤层厚度01.43 m，平均0.62 m。为薄煤层，该煤层东部稍好，有可采块段。煤层结构简单，含不稳定的夹矸01层，夹矸岩性一般为炭质泥岩、炭质细砂岩、粉砂岩及泥岩等。可采性指数(km)0.20，煤厚变异系数(g)34.9%，为局部可采的极不稳定薄煤层。512下煤位于太原组中下部，下距15上煤16.62m。煤层厚度01.68 m，平均0.66m。为薄煤层，煤层北薄南厚，南及西南部大部可采，且厚度可达1m以上。煤层结构简单，含不稳定的夹矸01层，夹矸岩性一般为炭质泥岩、粉砂岩、泥岩及黄铁矿等。可采性指数(km)0.46，煤厚变异系数(g)50.9 %，为局部可采的极不稳定煤层