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太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书采矿工程专业 - 1 - 前前 言言 本设计是依托于山西柳林鑫飞下山峁煤业有限公司的矿井概括和地质 等资料，其目的是运用大学阶段所学的知识联系矿井实际生产展开设计， 就本专业范围展开讨论研究，以培养我们学生分析和解决实际问题的能力。 此次设计的矿井生产能力为90 万 t/年，采用一个水平联合开采，工 作面采煤方式为一次采全高综合机械化采煤法，采用全部跨落法管理顶板。 专题是8 号煤层的矿井开拓方式及采煤工作面的布置和机械设备的选型， 同时也对生产中遇到的灾害作以详细的措施处理。 本设计在编写的过程中，借鉴和参阅了有关教材和书籍，在此谨向各 位原作者表示忠心的感谢。由于本人水平有限，设计中错漏之处在所难免， 恳请老师和同僚批评、指正。 2012 年 05 月 太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书采矿工程专业 - 2 - 第一章第一章 井田概况及地质特征井田概况及地质特征 第一节第一节 井田概况井田概况 一一、交交通通地地理理位位置置 山西柳林鑫飞下山峁煤业有限公司位于山西省柳林县城北偏西直距约 20km 王家沟乡 圪塔上村、延家峁村、任家山村、后备村一带，属柳林县王家沟乡管辖。井田地理坐标: 东经1105215 1105411,北纬373614373731。 井田位于柳林县城北20km 处，紧靠柳林碛口公路，距孝柳铁路穆村站30km，距柳 林结绳焉公路3km，交通运输条件便利。 矿井交通位置详见图1-1-1。 太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书采矿工程专业 - 3 - 二二、地地形形地地貌貌 井田地处晋西黄土高原，属吕梁山西侧的中低山区，黄土覆盖广泛，冲沟发育， 地形起伏较大，地貌类型以侵蚀性黄土梁、峁为主，其次为黄土沟谷地貌中的冲沟， 地势总体南高北低，地形最高点位于井田中东部山头，海拔 1081.5m，最低点位于井 田北部沟谷，海拔 820.0m 左右，最大相对高差 261.5m。 三三、水水系系 本区属黄河流域黄河水系，井田沟谷发育，无常年性水流，仅在雨季有洪水流出， 并很快排干，季节性水流向西北汇入黄河。 四四、气气象象及及地地震震情情况况 井田地处晋西北黄土高原，为大陆性季风气候，暖温带半干旱地区，气温变化昼 夜悬殊，四季分明，降水量有限，多呈干旱状态，冬春季多西北风，少雨雪，夏秋季 雨量集中，有时出现暴雨洪水灾害。 据柳林气象站资料，各气象要素特征如下： 1、气温:年平均 8.8 ，1 月份最低，平均为-7.6 ，极端值达-24.8 ，7 月 份最高，平均为 22.6 ，极端值达 37，平均温差 30.2 。一般气温降至 0的 时间为 10 月中旬，回升到 0以上的时间是翌年 4 月中旬。 2、降水量和蒸发量:历年平均降水量为 519.3mm, 最大降水量在 7 月份,为 1299mm , 最小在 12 月份,为 3.6mm . 雨量集中在 7、8、9 三个月，占全年的 63%。 蒸发量平均值为 2141.9mm , 最大在 6 月份，平均为 362.3mm。 3、风向及风速:风向多为西北，风速年平均 2.5m/s,最大在 3-5 月份，风速平均 3.1m/s，最大风速 18 m/s。 4、霜期、雪期和冻土期：初霜期在 10 月份上旬，终霜期在次年 3 月份，一次最 大积雪厚度为 14-30cm。 最早冻土期在 11 月 26 日，最晚解冻日为翌年 4 月 1 日，最 大冻土深度 111cm。 据 GB50011-2001建筑抗震设计规范 ，柳林县抗震设防烈度为度区，设计基 太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书采矿工程专业 - 4 - 本地震加速度值为 0.05g。据历年记载，历史上发生过数次地震，其中以 1101 年， 1555 年最强烈；其次 1918 年及 1965 年较强烈。 五五、矿矿区区工工农农业业生生产产概概况况 本区以煤炭工业为主，其次还有县、乡办及个体私营铁厂、砖厂、铸造厂等。农 业很不发达，粮食不能自给，农作物主要有玉米、谷子、豆类、土豆等，经济作物有 葵花、胡麻、红枣等。 六六、井井田田邻邻近近矿矿井井的的情情况况 整合后井田北与新民二矿相邻、东与山西柳林大庄煤业有限公司相邻、西与中铝 碛口煤矿相邻、西南与碾墕煤矿相邻（见井田四邻关系图） 。 井田四邻关系图 1. 新民二矿 新民二矿始建于 1949 年，1956 年正式投产，为国有煤矿，现开采 4 号煤层，生 产规模为 21 万 t/a，实际生产能力为 21 万 t/a，采用立井开拓，分两个水平开采， 采用长壁式开采，采煤机落煤，一次性采全高，顶板管理方法为全部跨落法，单体液 压支柱 型梁支护，中央并列式机械抽出式通风，该矿涌水量 20m3-40m3/d，属低瓦 斯矿井。煤尘具有爆炸性，煤的自燃倾向性等级为级，属自燃煤层。 太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书采矿工程专业 - 5 - 经调查，新民二矿与本井田相接处不存在越界开采现象。 2.柳林大庄煤矿有限责任公司 柳林大庄煤矿有限责任公司始建于 1947 年，1996 年改制成立大庄煤矿股份公司。 井田内有三个坑口，即大庄煤矿、大庄 4 号坑口和三贤岔坑口。 大庄煤矿位于井田中东部，建井于 1947 年，投产于 1949 年，主采 9 号煤层，在 1995 年开始开采 8 号煤层，1998 年停产 9 号煤，后主采 8 号煤。初设计生产能力 3 万 t/a，后经核定生产能力为 9 万 t/a。采用一对竖井开拓，井田东部 8、9 号有部分 采空区。采煤方法为走向长壁布置工作面，垮落法管理顶板。工作面采用金属摩擦支 柱配合金属铰接顶梁支护，大巷用木棚架支护，井筒用料石砌碹。通风方式为中央并 列式，采用机械抽出式通风方法。矿井一般涌水量 12m3/d，井下建有水仓，采用水泵 向地面集中抽排。属低瓦斯矿井。 大庄煤矿 4 号坑口位于井田中北部，建井于 1991 年，投产于 2000 年，主采 4 号 煤层。设计生产能力 9 万吨/年，核定生产能力为 9 万吨/年。采用一竖、一斜井开拓， 生产水平为 820 水平，分为五个采区，现已采空。矿井生产中发现井田中部已是古空 区。采煤方法为走向长壁布置工作面，垮落法管理顶板，工作面配有煤电钻，采用打 眼放炮落煤，人工攉煤，刮板机运煤，大巷用矿车运输，斜井串车提升。工作面采用 金属磨擦支柱配合金属铰接顶梁支护，大巷用木棚架支护，井筒用料石砌碹。通风方 式为中央并列式，采用机械抽出式通风方法。矿井一般涌水量 50m3/d，井下建有水仓， 采用水泵向地面集中抽排。井下瓦斯相对涌出量为 3.9m3/t，属低瓦斯矿井。 三贤岔坑口位于井田北部，建井于 1947 年，投产于 1949 年，后再建于 1971 年， 4 号煤层已采空，2002 年 7 月延深至 8 号、9 号煤层。开采 9 号煤层。原设计生产能 力 3 万吨/年，核定生产能力为 9 万吨/年。采用竖井竖井开拓，生产水平为 747 水 平，在东部采空少部分。采煤方法为走向长壁煤采落煤，垮落法管理顶板，工作面 配有煤电钻，刮板机运煤，大巷用矿车运输，罐笼提升。工作面采用金属磨擦支柱配 合金属铰接顶梁支护，大巷用砌碹或工字支护，井筒用料石砌碹。通风方式为中央并 列式，采用机械抽出式通风方法。矿井一般涌水量 13.5m3/d，井下建有水仓，采用水 太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书采矿工程专业 - 6 - 泵向地面集中抽排。井下甲烷相对涌出量为 4.32m3/t，属低瓦斯矿井。 各可采煤层煤尘具有爆炸性，煤的自燃倾向性等级均为级，属自燃煤层。 经调查，柳林大庄煤矿有限责任公司与本井田相接处不存在越界开采现象。 3碾墕煤矿 该矿为柳林县碾墕村村办煤矿，批准开采 4、5 号煤层，现开采 4 号煤层，生产 能力为 90kt/a，1993 年建矿，1998 年投产，开拓方式为一对竖井，采煤方法走向长 壁式，放炮落煤，单体液压支柱配绞接顶梁支护，绞车提升，皮带刮板运输，机械抽 出式通风，矿井涌水量为 60.0m381.6m3/d，瓦斯相对涌出量 1.64m3/t，属低瓦斯矿 井。各可采煤层煤尘具有爆炸性，煤的自燃倾向性等级均为级，属自燃煤层。 经调查，碾墕煤矿与本井田相接处不存在越界开采现象。 4.中铝碛口煤矿 现仍未进行开采。 七七、水水源源和和电电源源情情况况 1、水源条件 各整合矿供水水源为太原组灰岩岩溶水，为自备水源井，基本能够满足矿上生活 用水、井上和地面煤堆的洒水除尘、洗煤厂用水和村民生活用水等。 兼并重组整合后，矿井生产规模扩大，用水量会增大。井田内太原组灰岩岩溶水 富水性中等，取该层水，可以满足生产和生活用水需要。另外，当太原组水量不足时， 可取奥灰水，奥灰水水量丰富，水质较好，可作为改造后的供水水源。 2、电源条件 矿井35KV 供电电源采用双回35kV 架空线引接。一回引自穆村110kV 变电站的35kV 母线，距离20km；另一回经森泽35kV 开闭所引自林家坪110kV 变电站的35kV 母线，距 离共24.5km。 第二节第二节 地质特征地质特征 一一、区区域域地地质质简简况况 太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书采矿工程专业 - 7 - (一)区域地层 1、区域构造 本井田区域构造位置处于鄂尔多斯台坳之河东断凹，原三交勘探区东部。区域构 造以褶曲为主，断裂较少。 2、区域地层 本区位于鄂尔多斯聚煤盆地东缘的河东煤田北部。区域地层由老到新有：太古界 界河口群、吕梁山群，元古界野鸡山群、黑茶山组、震旦系汉高山组，古生界寒武系 中统、上统，奥陶系下统、中统，石炭系中统本溪组、上统太原组，二叠系下统山西 组、下石盒子组，二叠系上统上石盒子组、石千峰组，三叠系下统刘家沟组、和尚沟 组，三叠系中统二马营组、铜川组，新生界上第三系上新统，第四系中上更新统，全 新统。 （见表 1-2-1） 区域内无岩浆出露。主要矿产为煤、山西式铁矿、铝土矿、水泥岩和建材石料等。 (二)区域含煤特征 区域上含煤地层主要为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。 太原组(C3t)：由深灰色、灰黑色泥岩、砂质泥岩、中粗粒砂岩、灰岩及煤层组 成，为一套海陆交互相含煤沉积。该组旋回结构清楚，厚度很稳定，一般含 6、7、8、9、10 号煤层，其中 8、9 号煤层稳定可采，其余为不可采煤层或煤线。 山西组(P1s)：山西组是以陆相沉积为主的海陆交互相含煤沉积，地层岩性由深 灰-灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、灰色砂岩及煤层组成，本组含有 1、2、3、4、5 号煤层，其中 4、5 号煤层为稳定可采煤层，其余为不可采煤层。 区域地层简表区域地层简表 表 1-2-1 地层单位 界系统 地方性 名称 代号 厚度岩性描述 全新 统 Q4524冲积层，由压砂土，砂层及卵石层组成 新 生 界 第 四 系 上更 新统 马兰组Q3m1058 浅黄色黄土状亚粘土及亚砂土，含大孔隙，局部夹砂 砾层及其透镜体，常组成二级阶地及丘陵，顶部覆盖 太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书采矿工程专业 - 8 - 黄土地貌 中更 新统 离石组Q2l25-125 红黄、浅红棕色黄土状亚粘土，夹红棕色古土壤 层， 一般 3-5 层，其下可见钙质结核层，底部夹有薄透镜 状砾石层，砾石成分单一。以灰岩为主，垂直节理发 育。 上 第 三 系 上 新 统 N220-122 底部为灰白，浅红色砾岩，砾石成分为片麻岩、石英 砂岩、石灰岩组成，砾径 5-10cm，钙质胶结，上部 为紫红色及棕红色粘土及砂质粘土、夹薄砾石及钙质 结核。 铜川组T2t221-341 下部以灰绿， 灰黄及灰红色长石-石英砂岩为主，夹 薄层泥岩，砂岩含磁铁矿条带，钙质结核等，上部由 灰红色厚层状中细粒长石砂岩为主，夹泥岩及 1-2 层 凝灰岩。 中 统 二马营组T2er 214-274 217-329 中上段由紫红，灰红色长石-石英砂岩及薄层泥岩， 砂质泥岩组成，下段为灰绿色厚层中粒长石砂岩夹泥 岩及砾岩透镜体，顶部为紫红色砂质泥岩。 和尚沟组T1h92-167 紫红、砖红色砂质泥岩、泥岩夹浅红色细砂岩，局部 含层数钙质结核或透镜状淡水灰岩。 中 生 界 三 叠 系 下 统 刘家沟组T1l383-485 淡红，浅红细粒薄板状长石-石英砂岩夹薄层紫红色 砂质泥岩，砂岩中含泥质包裹体，具大型交错层理， 细砂岩中见有淡水灰岩层。 石 千 峰 组 P2sh130-224 以砖红，鲜红色砂质泥岩、泥岩为主，夹薄层砂岩， 下部砂岩发育，构成数十米厚的砂岩带，上部以细碎 屑为主，夹透镜状淡水灰岩。 古 生 界 二 叠 系 上 统 上 石 盒子组 P2s3 P2s2 P2s1 100-230 150-215 174-293 下段为黄绿、灰紫色砂岩，粉砂岩互层、夹遂石层； 中段灰绿色薄层状中粗石英砂岩与黄绿紫红色粉砂岩 互层；上段杏黄色中粗粒石英砂岩，夹紫色粉砂岩。 下石盒 子组 P1X60-150 灰-灰绿色砂岩、泥岩、粉砂岩组成，底部含煤线数 层，上段为灰绿色中厚层砂岩，夹砂质泥岩及炭质泥 岩 二 叠 系 下 统 山西组P1S49-88 灰白、深灰色砂岩、泥岩及煤层组成，含 4-7 层煤， 其中 4 层煤可采或局部可采，主要含煤地层之一。 上 统 太原组C3t70-123 由灰白色砂岩，灰色泥岩、石灰岩及煤层组成，含灰 岩 5-6 层，煤层 5-7 层，可采煤层 3-4 层，主要含煤 地层之一。 古 生 界 石 炭 系 中 统 本溪组C2b16-44 由铁铝岩，粘土泥岩及泥岩、砂岩组成，底部为山西 式铁矿或黄铁矿及 G 层铝土矿，向上为泥岩段，夹薄 层砂岩及煤线。 古生 界 奥陶系中统峰峰组O2f46-126 浅灰-深灰色中厚层状石灰岩、角砾状泥灰岩为主， 夹层状脉状纤维隐晶质石膏，石膏带多赋存于中下部。 太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书采矿工程专业 - 9 - 上马家沟组O2s122-383 底部为泥灰岩，局部含角砾，其上主要为灰岩及白云 质泥灰岩与貂皮状灰岩互层。 下马家 沟组 O2x83-133 底部为黄褐色中厚层状石英砂岩及黄绿色钙质泥岩， 泥灰岩，其上为灰岩，夹薄层泥灰岩及白云质灰岩。 下 统 冶里一亮甲 山组 O1y-O1156-138 底部为黄绿色泥岩与竹叶白云岩互层，泥岩一般为 2-3 层，其上为燧石结核白云岩和泥质白云岩，泥岩 中含山西朝鲜虫化石。 凤山组3f55-110 底部为泥质白云岩，向上为厚层白云岩，泥岩及泥质 条带白云岩，白云岩层位稳定，质纯，含五湖虫及索 克虫化石 长山组3ch3-44 灰紫色竹叶状灰岩，夹薄层灰岩，汉高山一带相变为 白云质灰岩，含王冠头虫化石。 上 统 崮山组3g7-40黄绿色、灰紫色泥岩、泥质条带灰岩和竹叶状灰岩 张夏组2zh0-111 底部为泥灰岩、泥岩、泥质条带灰岩，向上为鲕状灰 岩及灰岩，灰岩中含叉尾虫等化石。 寒 武 系 中 统 徐庄组2x0-92 底部多为砂砾岩，中、下部为石英岩状砂岩，石英 长石砂岩，中上部为泥岩及砂质泥岩，上部为鲕状 灰岩。 长 城 系 汉高山组Pt1h18-350 下部为紫红色砾岩及灰黄色砂岩，上部为紫红色砂 质泥岩，泥岩夹砂岩靠下部夹一层 1.2 米厚的安山 质凝灰岩，含孢粉分子：Trachyligoticldium mmutin in，Margo mivusula RugssaNaum 黑茶山组Pt1hc1080 由变质砾岩及肉红色，灰紫色含砾长石石英岩等岩 石组成，砂岩中砾径大小悬殊，一般 2-60mm 白龙 山组 Pt1b660 变基性火山岩，由斑状、气孔状斜长石角闪岩，角 闪片岩，角闪变粒岩及千枚岩组成 元 古 界 野 鸡 山 群 青杨 树湾 组 Pt1g260-1002 下部为变质砾岩，含砾石及石英及石英岩等变质粗 粒碎屑岩，中部为淡红色条带状石英岩状角闪变粒 岩，上部为灰黑色条纹，条带状钙质黑云母千枚岩， 夹钙质石英岩及 1-3 层变基性火山岩。 太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书采矿工程专业 - 10 - 吕梁超群Ar3114835-13035 以变质酸性，基性火山岩为主，中部夹有泥质为主 的变质沉积岩（适应岩，千枚岩，大理岩），顶部 为巨厚层状的大理岩。 太 古 界 界河口群Ar2jh2500-12410 以云母片岩，云母变粒为主，夹各种大理岩，黑云 母斜长片麻岩及斜长角闪岩，经受混合化作用较强 烈。 二、矿井地质二、矿井地质 (一)地层 本井田大部分被黄土覆盖，基岩零星出露。井田内发育的地层由老至新有：奥陶 系中统峰峰组，石炭系中统本溪组、上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组及 上统上石盒子组，上第三系上新统，第四系中上更新统的地层。依据精查区资料，并 结合本次实测资料，现将井田内地层层序、厚度、岩性及其变化情况由老至新简述如 下： 1、奥陶系中统峰峰组(O2f) 奥陶系中统为灰色、深灰色石灰岩、灰白色、黄灰色泥质灰岩、灰色中厚层花斑 状灰岩、白云岩等组成，石灰岩质纯、性脆，本组厚度 100m 左右。 2、石炭系中统本溪组(C2b) 岩性为一套铁铝岩、铝土质泥岩、粘土岩、灰黑色石灰岩，与下伏地层呈平行不 整合接触，厚度 28.5635.92m，平均为 32.78m。 3、石炭系上统太原组(C3t) 为本井田主要含煤地层之一，岩性主要为黑色泥岩、砂质泥岩、中粗粒砂岩、灰 色石灰岩及煤层。其中赋存有 6、7、7下、8、9 号 5 层煤，其中 8、9 号为可采煤层， 其余为零星可采或不可采煤层。本组地层厚度 70.6596.40m，平均为 82.00m 左右， 底部以 K1中砂岩为界与下伏本溪组呈整合接触关系。 4、二叠系下统山西组(P1s) 本组地层为主要含煤地层之一，为一套陆相为主含煤沉积地层。岩性主要由长石 石英砂岩、泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩组成。该组总共发育有 1、2、3、4、5 号五层 太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书采矿工程专业 - 11 - 煤，其中 4 号煤层为可采煤层，其余为零星可采或不可采煤层，本组厚度约 54.9774.38m，平均 64.31m，底部以 K3砂岩为界与下伏太原组地层呈整合接触关系。 5、二叠系下统下石盒子组(P1x) 岩性由一套灰-灰绿色陆相碎屑岩组成，偶尔含有不稳定的 12 层薄煤层，本组 地层厚度 70.20119.93m，平均 86.34m，底部以 K4砂岩为界，与下伏山西组地层呈 整合接触关系。 6、二叠系上统上石盒子组(P2s) 本组岩性为黄绿色、紫红色泥岩、砂质泥岩，含少量砂岩，该组地层最大残留厚 度为 82.25m,与下伏地层呈整合接触关系。 7、上第三系上新统(N2) 岩性为暗红色、棕红色亚粘土，夹有半胶结状砾石层，0.0051.67m，平均 36.00m，底部以半胶结状砾石层为界与下伏地层角度不整合接触。 8、第四系中上更新统(Q2+3) 岩性为土黄色亚砂土、亚粘土，垂直节理发育，该统广泛分布于山梁及山坡上， 0.0090.00m，与下伏地层角度不整合接触。 9、第四系全新统（Q4） 分布于井田东北边界处的较大沟谷内，为河流冲积的砂、砾石层。厚度一般在 0- 10m。 (二)含煤地层 井田内含煤地层主要为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，现叙述如下： 太原组地层为一套海、陆交互相含煤岩系，为本区主要含煤地层之一，岩性主要 为黑色泥岩、砂质泥岩、中粗粒砂岩、灰色石灰岩及煤层，从沉积特征看，太原组含 煤地层形成于海进过程中，聚煤作用形成于滨海平原上，海侵之初将潜水面抬升，致 使滨海平原沼泽化，大面积沼泽分布，堆积了泥炭层，海侵的发生为泥炭层埋藏保存 创造了条件。该组中共发育有五层灰岩，为地层对比的主要标志层，共发育有 太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书采矿工程专业 - 12 - 6、7、7下、8、9 号 5 层煤，其中 8、9 号为全区可采煤层，其余为零星可采或不可采 煤层。 山西组地层为主要含煤地层之一，为一套陆相含煤沉积地层，其含煤地层形成于 海退过程中，聚煤作用发生于海退造成的三角洲平原环境中，该组总共发育有 1、2、3、4、5 号 5 层煤，其中 4 号煤层为可采煤层，其余在本区为零星可采或不可 采煤层，该组其它岩性为长石石英砂岩、泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩等组成。 (三)井田构造 本井田总体为一走向北北东、倾向北西西的单斜构造，倾角 29。本井田内 未发现断层及陷落柱。 今后生产中应注意隐伏断层和陷落柱，以防透水事故的发生。 ( (四四) )岩浆岩岩浆岩 井田内未发现有岩浆岩侵入现象。 综上所述，本井田构造属简单类型。 三、煤层、煤质及有益矿产三、煤层、煤质及有益矿产 (一)煤层 1、含煤性 井田主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组。 其中山西组平均厚 64.31m，共含煤 5 层，自上而下依次为 1、2、3、4 5 号煤层， 其中 4 号煤层为稳定全区可采，其余煤层均发育不稳定、为不可采或零星可采煤层。 含煤总厚为 3.05m，含煤系数 4.74%，可采煤层总厚度 1.55m，可采煤层含煤系数 2.41%。 太原组平均厚度 82.00m，共含煤 5 层，自上而下依次为 6、7、7下、8、9 号煤层， 其中，8、9 号煤层稳定全区可采，其余煤层发育不稳定或极不稳定，为不可采煤层。 太原组含煤总厚 6.30m，含煤系数 7.68%。可采煤层总厚 5.48m，可采煤层含煤系数 6.68%。 2、可采煤层 太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书采矿工程专业 - 13 - (1)4 号煤层 位于山西组下部，下距 8 号煤层平均距离 61.30m。煤层厚度 1.00-1.85 m，平均 1.55m，仅井田北边界外的 103 号钻孔含 0.10m 厚的夹矸，煤层结构简单，煤层发育 稳定，属全井田稳定可采煤层。煤层顶板大多为泥岩、砂质泥岩、中粒砂岩，局部为 细粒砂岩，底板大都为砂质泥岩、泥岩、粉砂岩，局部为粗粒砂岩、细粒砂岩。根据 井下巷道揭露，井田东北部出现长条形冲涮带。 (2)8 号煤层 赋存于太原组中下部L1石灰岩之下，上距4 号煤层平均距离61.30 m。煤层厚度 2.50-3.19m，平均 2.89m，煤层含 0-1 层夹矸，结构简单。煤层发育稳定，属全井田稳 定可采煤层。煤层顶板为灰岩，底板大多为泥岩、砂质泥岩，局部为细粒砂岩、粉砂 岩。 (3)9 号煤层 赋存太原组下部，上距8 号煤层平均15.24m，煤层厚度1.55-3.50m，平均 2.59m，含 0-3 层夹矸，井田内5 个钻孔仅 2 个含 1-2 层夹矸，夹矸厚度为0.20- 0.70m，岩性为泥岩或炭质泥岩，总体上井田内煤层结构简单到复杂， 煤层发育稳定， 属全井田稳定可采煤层。顶板岩性为泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩，底板为细粒砂岩、 泥岩。 可采煤层特征详见下表 1-2-2。 可采煤层特征表可采煤层特征表 表 1-2-2 顶底岩性 煤 层 号 煤层厚度 最小-最大 平均 (m) 煤层间距 最小-最大 平均 (m) 结构 (夹矸数) 可采性稳定性 顶板底板 4 1.00-1.85 1.55 简单 (0-1) 全区可采稳定 泥岩 砂质泥岩 中粒砂岩 砂质泥岩 泥岩 粉砂岩 51.25-65.73 61.30 8 2.50-3.19 2.89 11.20-19.80 15.24 简单 (0) 全区可采稳定石灰岩 泥岩 砂质泥岩 太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书采矿工程专业 - 14 - 9 1.55-3.50 2.59 简单 （0-3） 全区可采稳定 泥岩 砂质泥岩 炭质泥岩 细粒砂岩 泥岩 3、煤层对比 煤层对比方法主为标志层对比法，辅之以煤层特征、层间距、沉积旋回特征等对 比法，相互印证，煤层对比可靠。 (1)标志层对比法 煤系地层的标志层主要有山西组底部的K3砂岩、太原组的L5、L4、L2灰岩等。井 田内 K3砂岩发育较稳定，厚度平均7.25m，可作为 4 号煤层对比标志层。L5灰岩位于 K3砂岩之下，是太原组最上层灰岩，井田内发育稳定，平均厚度4.50m，是 6 号煤层顶 板，可作为6 号煤层对比标志层。L1灰岩位于太原组下部，发育稳定，平均9.71m，是 8 号煤层直接顶板，是8 号煤层对比的标志层。 (2)煤层特征对比法 井田内 4、8、9 号煤层发育稳定，结构简单，全区可采，平均厚度分为 1.62m、2.86m、2.81m，其自身特征可作为判定标志。 (3)层间距对比法 各煤层之间距离相对较稳定，4、8 号煤层平均距离为61.30m，8、9 号煤层平均距 离 15.24m。 总之，以标志层对比法为主，辅之以煤层自身特征、层间距及沉积旋回等特征， 相互参照印证，各煤层对比结果可靠。 (二)煤质 1、物理性质 本次未进行煤岩鉴定，现根据河东煤田三交勘探区详查地质报告对煤的物理 特性叙述如下： 井田内各可采煤层的物理性质相近，外观均呈黑色，条痕为黑褐色，光泽以玻璃 光泽为主，少量为弱玻璃光泽，摩氏硬度为2-3，即松软-半坚硬，性脆，断口为参差 和阶梯状。 太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书采矿工程专业 - 15 - （1）宏观煤岩特征 各可采煤层宏观煤岩特征相近，煤岩组分多以亮煤为主，其次暗煤和镜煤。煤岩 类型以半亮型为主，半暗型次之，光亮型少量。 （2）显微煤岩特征 各可采煤层显微煤岩组分基本相似，均以有机组分为主（占80%以上） ，无机组分 次之。有机组分主要为镜质组（含半镜质组） ，占 34.0-70.4%，丝质组占20.0- 47.6%；无机组分以粘土为主，占6.4-18.6%，硫化镁类次之，占0-2.4%。镜质组以均 质镜质体为主，基质镜质体次之，少量其它镜质体。丝质组以氧化丝质体为主，火焚 丝质体偶见。粘土类以充填胞腔或呈集合体为主，少量呈团块状或分散状分布。黄铁 矿以草莓为主，星散状及团块状次之。 显微煤岩类型以丝质亮暗煤亚型为主，丝质暗亮煤亚型次之，少量丝质暗煤。 2、煤的化学性质、工艺性能 1)8 号煤层 水分（Mad）： 原煤 0.48%7.92%，平均 2.44%。 浮煤 0.50%0.78%，平均 0.61%。 灰分（Ad）： 原煤 18.43%38.65%，平均 25.69%。 浮煤 5.15%8.78%，平均 7.00%。 挥发分（Vdaf）：原煤 25.82%29.78%，平均 27.01%， 浮煤 21.69%25.83%，平均 23.41%。 全硫（St,d）：原煤 0.64%2.81%，平均 1.69%。 浮煤 0.59%2.23%，平均 1.50%。 发热量(Qgr,d)：原煤 19.9329.54MJ/kg，平均 24.89MJ/kg，浮煤 23.2034.30MJ/kg，平均 31.38MJ/kg。 粘结指数（GR.I）：浮煤 79.0097.00，平均值 90.00。 胶质层最大厚度（Y）：15.00-23.00mm，平均 18.28mm。 （X）：20.00-34.20mm，平均 28.95mm。 太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书采矿工程专业 - 16 - 根据中国煤炭分类 （GB5751-1986）和煤炭质量分级 第 1 部分：灰分 （GB/T15224.1-2004） 、 煤炭质量分级 第 2 部分：硫分 （GB/T15224.2-2004）及 煤炭质量分级 第 3 部分：发热量 （GB/T15224.3-2004）标准，按照炼焦用煤浮煤 标准，8 号煤层为特低灰分低灰分、低硫分高硫分、低热值高热值之焦煤。 (2)工艺性能 1)煤的发热量 4 号煤原煤发热量，原煤 21.9332.86MJ/kg，平均 27.31MJ/kg,属低热值-特高 热值煤。 8 号煤原煤发热量（Qgr,v,d）19.93-29.54MJ/,平均 24.89MJ/，属低热值- 高热值煤。 9 号煤原煤发热量（Qgr,v,d）20.06-29.80MJ/,平均 26.90MJ/，属低热值- 特高热值煤。 2)煤的粘结性、结焦性 4 号煤：粘结性指数为 74.40-98.20，平均为 87.60；胶质层最大厚度（Y 值） 15.50-25.00mm，平均 20.46mm。4 号煤层属强粘结-特强粘结煤。 8 号煤：粘结性指数为 79.00-97.00，平均为 90.00；胶质层最大厚度（Y 值） 15.00-23.00mm，平均 18.28mm。8 号煤层属强粘结-特强粘结煤。 9 号煤：粘结性指数为 78.00-94.00，平均为 87.25；胶质层最大厚度（Y 值） 16.00-22.00mm，平均 18.69mm。9 号煤层属强粘结-特强粘结煤。 (3)煤类 依据中国煤炭分类国家标准 （GB5751-86） ，划分指标为浮煤挥发分（Vdaf） 、 粘结指数（GR.I） 、胶质层最大厚度（Y） 。经依据上述分类指标进行划分，井田 4、8、9 号煤层煤类均为焦煤。 3、可选性 9 号煤层可选性 本次在补 3 号钻孔采取了 9 号煤层煤样进行了筛分浮沉试验，结果如下： 太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书采矿工程专业 - 17 - 1)筛分试验（结果见下表 1-2-4） 8 8 号煤层简易筛分试验报告号煤层简易筛分试验报告 筛前煤样总重量：3.02kg 表 1-2-4 粒度煤样重量（产率%）质量 (13-0mm) 重量 kg 占 13- 0.5 产率% 占全样 产率% 筛分累计 % Mad % Ad % St,d % Qgr,v,d MJ/kg 13-61.160 45.14 38.538 38.540.55 32.98 0.87 22.40 6-30.700 27.24 23.25661.790.5532.35 0.99 22.80 3-0.50.710 27.6323.588 85.380.60 29.89 0.9623.84 0.5-00.440 14.6214.618 100.00 0.64 26.28 1.1625.38 13-0.5(小计） 2.570 100.00 85.382 0.56 31.950.93 22.91 13-0（合计） 3.010 100.00 0.57 31.12 0.9623.27 2)浮沉试验和可选性评价 本次浮沉试验结果如下表 1-2-5： 8 8 号煤层浮沉试验综合报表号煤层浮沉试验综合报表 13-0.5mm 表 1-2-3 累计分选密度级0.1 浮物沉物 密度级 （kg/L） 产率 % 灰分 % 产率 % 灰分 % 产率 % 灰分 % 密度 kg/L 产率 % 12 3 4 5 6 7 8 9 备注 1.302.91 6.64 2.91 6.64 100.00 31.24 1.30 24.50 1.30-1.4021.58 9.05 24.50 8.76 97.09 31.98 1.40 52.24 1.40-1.5030.6517.68 55.15 13.72 75.50 38.541.50 35.89 1.50-1.605.24 32.06 60.39 15.31 44.85 52.79 1.60 13.67 1.60-1.8016.86 41.38 77.25 21.00 39.61 55.531.70 16.86 1.80-2.006.73 53.70 83.97 23.6222.75 66.01 1.80 11.79 2.0016.03 71.17 100.00 31.2416.03 71.17 1.90 6.73 合计100.00 31.24 煤泥5.29 11.85 总计100.00 30.20 依据 GB16417-1996 规定和本次实验绘制的可选性曲线，经计算机电脑运行计算， 太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书采矿工程专业 - 18 - 不同灰分浮煤产品的 0.1 含量和可选性结果如下： 1）浮煤灰分 8%时，理论产率为 18.38%，分选密度为 1.398g/cm3，0.1 含量 62.92%，属极难选等级； 2）浮煤灰分为 10%，理论产率为 33.86%，分选密度为 1.403 g/cm3，0.1 含 量 63.12%，属极难选等级； 3）浮煤灰分为 12%，理论产率为 46.25%，分选密度为 1.409g/cm3，0.1 含 量 63.37%，属极难选等级。 8 8 号煤层可选性曲线图号煤层可选性曲线图 太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书采矿工程专业 - 19 - 4、煤的风、氧化 井田内煤层埋藏较深，没有出露及煤层风氧化现象。 5、煤质及工业用途评价 4 号煤层为特低灰高灰、低硫分中硫分、低热值特高热值之焦煤；8 号煤 层为特低灰分低灰分、低硫分高硫分、低热值高热值之焦煤；9 号煤层为低灰 分、中低硫高硫分、低热值-特高热值之焦煤。 根据上述煤质特征，4、8、9 号煤层均为良好炼焦用煤。 (三)有益矿产 井田范围内出露的上石盒子组等基岩层中未发现其它有益矿产（砂岩除外） ，根 太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书采矿工程专业 - 20 - 据钻孔揭露及山西河东煤田离柳矿区三交勘探区详查地质报告 ，该区其它有益矿 产主要有：铝土矿、铁矿、粘土矿、石灰岩，分述如下： 1、铝土矿：赋存于本溪组底部，厚度约 2.50m，灰白色，块状构造，据三交区详 查报告资料，Al2O3 平均含量达 45.5%,具有工业开采价值。 2、铁矿：产于奥陶系古剥蚀面上，呈鸡窝状分布，一般厚度 2m 左右，据采样化 验结果，Fe2O3 平均含量达 53.3%,但分布不均匀，仅可供小型开采。 3、粘土矿：位于太原组底部和顶部，厚度不等，可用作烧制瓷器，已被当地广 泛开采利用。 4、石灰岩：赋存于奥陶系、本溪组、太原组地层中，可作为炼铁的熔剂，亦可 用于制作水泥和烧制白灰的原料。 四、水文地质四、水文地质 (一)区域水文地质 1、区域水文地质 区域位于黄河东岸，属吕梁山系，为典型的黄土高原地貌，地势东、北高，西、 南低，经过长期剥蚀和堆积形成现在的一个似簸箕状向西南开口的地形形态，地表水 系也随地形形态发育，河流、沟谷以主河道为轴向两岸切割地层，形成河谷两岸的黄 土、基岩侵蚀中等山地地形以及河谷堆积地形。 区域内河流属黄河水系，以黄河为主干随地形发育，呈树枝状分布，较大河流有 湫水河和三川河。湫水河发源于兴县黑茶山南麓由北向南经临县、三交镇流向西南至 碛口镇注入黄河，全长 107km，据林家坪水文站资料，河流量历史实测最大值 3670m3/s（1967 年 8 月 22 日） ，多年平均 3.216m3/s，最大月平均 54.5 m3/s，1986 年平均 1.01 m3/s，1988 年 7 月 18 日最大 1090 m3/s，湫水河属季节性河流，雨天河 水猛涨，雨后迅速减退，枯水季节流量甚小，7-9 月份流量占全年的 50%-70%。三川 河由北川河、小东川河、大东川河、南川河等支流，分别自北向南，自东向西，自南 向北汇流而成，由东向西经柳林注入黄河。三川河最大流量 2260 m3/s，年平均 5.34-9.54 m3/s。黄河从本区西缘由北向南流过，河底高程 610-700m，据吴堡水文站 1952-1977 年资料，年平均流量 924.4m3/s，最大流量 19500m3/s。 太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书采矿工程专业 - 21 - 2、含水层 含水岩组的划分是以地下水、含水介质及其赋存特征和水动力条件来划分的。 （1）碳酸盐岩类岩溶裂隙含水组 本组由寒武系中、上统和奥陶系下、中统的石灰岩、泥灰岩、白云岩组成。寒武 系为一套碎屑岩-碳酸盐岩浅海相沉积。中统由北往西逐渐变薄以至缺失，下部有少 量的石灰岩夹于砂、页岩中，上部以鲕状石灰岩、石灰岩为主。上统主要为页岩、泥 质条带灰岩、竹叶状灰岩、白云岩，总厚 100m 左右。寒武系的石灰岩、白云岩出露 面积小，汇水面积有限，富水性弱，出露泉水流量最大为 2.2L/s。 奥陶系为一套以灰岩、泥灰岩、白云岩等碳酸盐岩为主的海相沉积层。平均厚约 500m 余。其下统冶里组（O1y） 、亮山甲组（O1l）厚 120m 左右，以白云岩为主，无水 文资料，推断其富水性弱于中统。奥陶系中统厚 400m 左右，岩性以石灰岩、泥灰岩、 白云岩等碳酸盐为主，在离石煤盆外围和三交区以北的兴县到临县、柳林间的煤田单 斜构造东缘外围出露，煤盆以南即中阳县出露面积最大，其次为煤盆与三交一青龙城 区之间的王家会背斜隆起部，三交区以北煤系外围成窄条状展布。本统由于其岩性和 出露面积较大等优越条件，含有丰富的岩溶水，成为区域最主要的含水岩系。据现有 资料自下而上划分的下马家沟组（O2x） 、上马家沟组（O2s）和峰峰组（O2f）中， 以 上马家沟组岩溶发育程度最高，富水性最强，峰峰组次之，下马家沟组无资料评述， 所以，狭义的奥灰就是指上马家沟组和峰峰组。 上马家沟组一般厚 250m 左右，最小 122m，主要由灰岩、泥灰岩、角砾状泥灰岩 组成。据钻孔资料揭露，访组岩溶较峰峰组明显发育，富水性显著增大，例如三交区 78 号孔揭露本组 20m 后，涌水量骤增 21 倍。本组钻孔单位涌水量最大 4.13L/s，渗 透系数最大 3.5m/d。 峰峰组一般厚 100m 左右，下部多为泥灰岩、角砾状泥灰岩及石膏层，上部以灰 岩为主。钻孔单位涌水量最大为 0.46L/s.m，渗透系数最为 1.97m/d。柳林泉水出自 此层，单泉流量大者为 60L/s，小者泉流量呈线流，泉群流量 1.27-4.69m3/s，多年 平均总流量为 3.19 m3/s（1956-2003 年） ，1991 年-2003 年的平均流量仅 1.97 m3/s。泉群标高为 790-803m。泉水温度 15-21。水质类型复杂，三川河南岸以 太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书采矿工程专业 - 22 - HCO3 -CaNa、HCO3-CaMg、HCO3SO4-CaNa 型为主，北岸 以 HCO3CI- CaNa、HCO3SO4-CaNa、CIHCO3SO4-CaNa 型为主。溶液性总固体为 370- 1850mg/L。 奥灰的富水性因地而异相差悬殊，一般来说，埋深小时岩溶发育，富水性强，反 之则富水性弱。但也不尽然，如离石煤盆地内 206 号孔奥灰顶面深 279m，揭露 233m，至标高 576m，便据岩芯所见，基本无岩溶现象，且孔内水文动态基本无变化。 另有 51 号孔奥灰顶面深 360m，揭露 50m，至标高 478m，抽水试验单位涌水量仅 0.00076L/s.m。与此相反，三交区 78 号孔奥灰顶面深 567m，而上马家沟组单位涌水 量为 0.556l/s.m。 (2)间夹于碎屑岩的碳酸盐岩岩溶裂隙含水岩组 石炭系上统太原组含有稳定的灰岩 5 层，其层厚度约 3-7m，灰岩赋存段距 40m 左 右，本组出露范围很小，只有在位于河谷一带的浅部补给条件优越，因而富水性强， 但其范围有限，其余大面积富水性弱，甚至不含水，造成富水性差异极大的状况。比 较典型的例子是：在离石煤盆的南北两端浅部，钻孔单位涌水量可达 1-2L/s.m，有的 地段已作为水源地，而向深部富水性急转直下，例如，距浅部富水区 1000 余米的巷 道揭露本组水量微小，钻孔单位涌水量往往千分之几甚至万分之几 L/s.m 。本组水质 一般属 HCO3-SO4 型，为软的淡水，少量为矿化度大于 1g/L 的微咸水。 （3）二叠系、三叠系碎屑岩裂隙含水组 二叠系、三叠系含水层主要是砂岩风化裂隙和构造裂隙含水，泥岩或裂隙不发育 的砂岩为相对隔水层。三叠系只分布于湫水以西等西部地区。岩层中构造裂隙发育微 弱，沟谷中浅层风化裂隙较发育，深层裂隙不发育。浅层地下水接受大气降水补给充 分，径流途径短，没有统一的水位，受地形和岩层产状控制，沿途排泄补给地表水， 有众多的泉水沿沟边出露。受裂隙发育程度的控制，含水层储水空间小，泉水流量一 般 10-50m3/d，地下水水化学性质类型以 CO3-SO4-Ca-Mg 型为主，矿化度小于 0.5g/L，深层含水层富水性差，主要接受大气降水和浅层地下水的渗入补给，径流路 途长，径流缓慢。地下水沿地层倾向流动，据调查报告和 148 队勘探资料，钻孔 揭露本层地下水后，有些地段可形成自流，但富水性差，单位涌水量为 0.0005- 太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书采矿工程专业 - 23 - 0.1L/s.m，渗透系数 0.0007-0.5m/d，水化学类型以 SO4-HCO3-Ca-Mg 型为主，矿化度 大于 1g/L。 （4）第三系、第四系松散岩类孔隙含水层 松散岩类主要分布于河谷和沟谷中，地下水赋存于砂、砾石中孔隙中，主要接受 大气降水补给和地表水补给，补给条件较好，砂砾石层为地下水运动提供了良好的孔 隙，径流速度快，受地形的控制复杂劳动流途径短，即排向河道或沟底补给地表水或 渗入下伏岩层裂隙中，部分消耗于地面蒸发和人工开采。集中径流排泄时可形成泉水。 当含水层分布集中，厚度大，地形对储水有昨，且补给来源充足时即富水性强，当含 水层分布零星，厚度小，无有利地形条件时富水性则差。据调查报告资料，富水 性强的地段单位涌水量高达 26.8L/s.m。三川河谷中冲积层含水丰富，离石县城附近 有泉涌出，流量 20-30L/s。本层水质好，水化学类型主要为 SO4-HCO3-Ca-Mg 型，矿 化度小于 1g/L。分布于河谷地区的第四系砂砾石河谷冲积层，水位埋藏浅，蒸发浓缩 作用强，并且局部地段易受污水污物排放的污染，个别地区水中 NO3 及 CI 含量较高。 3、地下水的补、径、排 （1）奥陶系岩溶水 区域奥陶系岩溶水属柳林泉域，区域奥灰水的径流途径较复杂，分几个方面：从 三交区以北和以东的补给区，大致向南排向柳泉；从离石煤盆以东补给区向西流入煤 盆后再绕过王家会背斜倾伏端，排向柳林泉；从煤盆以南的补给区流向西北排向柳林 泉。总体上看柳林泉的长期排泄形成区域降落漏斗，决定了大范围的奥灰水流向，但 是小区仍有其不同的径流途径。 （2）碎屑岩类裂隙水 主要在裸露区接受大气降水和河流（包括季节性河流）水补给，其浅层水受地形 和地层产状控制，大部分以侵蚀下降泉的形式排出地表，其特点是迳流途径短，无统 一水位。深部承压水主要受地质构造控制，裸露区接受补给后沿层倾向向西南方向迳 流，达到一定深度后，地下水迳流变缓，甚至停滞。各含水层水力联系较弱，主要排 泄途径是生产矿井的矿井排水。 太原理工大学继续教育学院毕业设计说明书采矿工程专业 - 24 - （3）松散岩类孔隙水 松散岩类孔隙水主要接受大气降水补给，全新统含水层接受河流水补给为主，迳 流途径较短，一般在沟谷中形成小泉水，与地表水关系密切，互为补排关系，另外，