采矿工程毕业设计（论文）-云盖山一矿1.20Mta新井设计.pdf

编号： （ ）字 号 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 本科生毕业设计（论文） 题目： 姓名： 学号： 班级： 二一二年六月 云盖山一矿 1.20mt/a 新井设计 煤矿软岩巷道综合治理技术 云盖山一矿 1.20mt/a 新井设计 煤矿软岩巷道综合治理技术 采矿工程专业 09-8 班采矿工程专业 09-8 班 中 国 矿 业 大 学 本科生毕业论文 姓 名： 学 号 学 院： 应用技术学院 应用技术学院 专 业： 采矿工程专业 采矿工程专业 设计题目： 云盖山一矿 1.2mt/a 新井设计 云盖山一矿 1.2mt/a 新井设计 专 题： 煤矿软岩巷道综合治理技术 煤矿软岩巷道综合治理技术 指导教师： 职 称： 讲师 讲师 20012 年 6 月 徐州 中国矿业大学毕业论文任务书 学院 应用技术学院应用技术学院 专业年级 采矿工程专业采矿工程专业 09-8 班班 学生姓名 任 务 下 达 日 期 ：任 务 下 达 日 期 ： 2011 年年 10 月月 15 日日 毕 业 论 文 日 期 ：毕 业 论 文 日 期 ： 2012 年年 3 月月 10 日 至日 至 2012 年年 6 月月 6 日日 毕 业 论 文 题 目 ： 云 盖 山 一 矿毕 业 论 文 题 目 ： 云 盖 山 一 矿 1.20mt/a 新 井 设 计新 井 设 计 毕 业 论 文 专 题 题 目 ：毕 业 论 文 专 题 题 目 ： 煤 矿 软 岩 巷 道 综 合 治 理 技 术煤 矿 软 岩 巷 道 综 合 治 理 技 术 毕 业 论 文 主 要 内 容 和 要 求 ：毕 业 论 文 主 要 内 容 和 要 求 ： 按 采 矿 工 程 毕 业 设 计 大 纲 要 求 ，完 成 云 盖 山 一 矿按 采 矿 工 程 毕 业 设 计 大 纲 要 求 ，完 成 云 盖 山 一 矿 1.20mt/a 新 井 设 计 。新 井 设 计 。 专 题 为 煤 矿 软 岩 巷 道 综 合 治 理 技 术 。专 题 为 煤 矿 软 岩 巷 道 综 合 治 理 技 术 。 翻 译 为翻 译 为 3000 字 符 的 英 译 汉 文 章 。字 符 的 英 译 汉 文 章 。 院长签字： 指导教师签字： 中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书 指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内 容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评 价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等） ： 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书 评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解 决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度； 总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等） ： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩 答 辩 情 况 提 出 问 题 回 答 问 题 正 确 基本 正确 有一 般性 错误 有原 则性 错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字： 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩： 学院领导小组负责人： 年 月 日 摘 要 本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。 一般部分是云盖山一矿 1.2mt/a 新井设计。全篇共分为十章：矿井概述及井田地质特 征、井田境界和储量、矿井工作制度、设计生产能力及服务年限、井田开拓、准备方式 采区巷道布置、采煤方法、井下运输、矿井提升与运输、矿井通风与安全和矿井主要经济 技术指标。 云盖山煤矿原为禹州中锋云盖山煤业有限责任公司煤矿，位于河南省禹州市磨街乡， 行政区划隶属磨街乡和文殊镇管辖， 井田走向长约 3.9km， 倾向长约 2.7km， 面积约 10.6km 2。 井田地质条件较为简单。 矿井工作制度为“三八”制。矿井的采煤方法主要为走向长壁综合机械化放顶煤开采， 矿井开拓方式为双立井单水平开拓方式。 矿井布置一个工作面生产，一个工作面备用，年生产能力为 120 万 t/a，工作面长度为 180 m。运输大巷采用胶带输送机运煤，大巷辅助运输采用电机车运输材料和矸石。矿井 采用中央并列式通风。 专题部分题目是煤矿软岩巷道综合治理技术。 翻译部分的英文题目为“exploitation of developed coal mine pillars by shortwall mining” 。 关键词：准备方式; 综合机械化采煤; 生产能力; 通风方式 abstract this design including three parts: common part, special part and translated part. the common part is yun gai shan an ore 1,200,000 t/a new well design.entire altogether divides into ten chapters: the mine pit outline and the well field geological feature, the well field boundary and the reserves, the mine pit work routine, design productivity and the service life, the well field development, the standby mode - pick the area tunnel arrangement, the mining coal method, the mine shaft transportation, the mine hoist and the transportation, mine ventilation and the security and the mine pit main economical technical specification. yun gai shan had yuzhou center cloud cover coal mine coal mountain limited liability company coal mine, is located in the henan province yuzhoushi mill street township, administrative districts under mill street township and town of manjusri jurisdiction, field to about 3.9 km long, 2.7 km long tendency, with an area of about 10.6 km2. field geological conditions more simple. the mine pit work routine is “three eight” working system.the mine pit mining coal method mainly for moves towards the long wall synthesis mechanization to put goes against coal mining, mine pit development way for double vertical shaft single level development way. the mine pit arranges a working surface production, a working surface spare, year productivity is 1,200,000 t/a, the working surface length is 180 m.transports the big lane to use the adhesive tape to transport the opportunity coal, the big lane assistance transportation uses the electric locomotive transportation material and the gangue.the mine pit uses central compound - like to ventilate. the special partial topics are the coal mine soft crag tunnel comprehensive program of public order technologies. the translated part english topic is“exploitation of developed coal mine pillars by shortwall mining”。 key word: standby mode; synthesis mechanization mining coal; productivity; ventilates the way 目 录 一般设计部分一般设计部分 1 井田概况及地质特征井田概况及地质特征 . 1 1.1 井田概况 . 1 1.1.1 交通位置 . 1 1.1.2 地形、地貌. 1 1.1.3 河流与水源. 1 1.1.4 气象 . 2 1.1.5 矿区经济状况 2 1.2 地质特征 . 2 1.2.1 矿区地层 . 2 1.2.2 矿区地质构造 4 1.3 煤层与煤质 5 1.3.1 煤层 . 5 1.3.2 煤的物理性质 7 1.3.3 煤的化学性质及工艺性能 7 1.3.4 水文地质 . 7 2 井田境界及储量井田境界及储量 10 2.1 井田境界 . 10 2.2 埋藏储量 . 10 2.2.1 矿井地质储量 10 2.2.2、矿井工业储量计算 . 11 2.2.3 可采储量 . 12 3 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限 . 15 3.1 工作制度 . 15 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 15 3.2.1 矿井设计生产能力 15 3.2.2 矿井服务年限 16 4 井田开拓井田开拓 16 4.1 井田开拓的基本问题 . 16 4.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标 . 17 4.2 矿井基本巷道 . 26 4.2.1 井筒 . 26 4.2.2 井底车场 . 28 4.2.3 大巷 . 31 5 准备方式准备方式采区巷道布置采区巷道布置 36 5.1 煤层地质特征 . 36 5.1.1 采区位置 . 36 5.1.2 采区煤层特征 36 5.1.3 采区顶底板岩石构造情况 36 5.1.4 水文地质 . 36 5.1.5 地质构造 . 36 5.2 采区巷道布置及生产系统 36 5.2.1 确定采区巷道布置及生产系统的原则 36 5.2.1 采区巷道布置及生产系统 36 5.2.3 采区生产能力及采出率 . 37 5.2.4 采区车场选型设计 38 6 采煤方法采煤方法 39 6.1 采煤工艺方式 . 39 6.1.1 采区煤层特征及地质条件 39 6.1.2 确定采煤工艺方式 39 6.1.3 回采工作面参数 . 40 6.1.4 回采工艺及设备 . 41 6.1.5 工作面运输方式及运输机械 . 43 6.1.6 回采工作面支护方式 . 44 6.1.7 端头支护及超前支护方式 46 6.1.8 采煤工艺 . 47 6.1.9 各工艺过程注意事项 . 48 6.1.10 回采工作面吨煤成本 . 49 6.1.11 回采工作面正规循环作业 51 6.2 回采巷道布置 58 6.2.1 回采巷道布置方式 53 6.2.2 回采巷道参数 . 53 7 井下运输井下运输 . 54 7.1 概述 54 7.1.1 井下运输设计的原始条件 . 54 7.1.2 煤层及煤质 54 7.1.3 矿井运输系统 . 54 7.1.4 运输距离和货载量 55 7.2 采区运输设备的选择. 55 7.2.1 设备选型原则 . 55 7.2.2 采区运输设备选型及能力验算 56 7.2.3 采区辅助运输 . 58 7.3 大巷运输设备选型 . 59 7.3.1 大巷运输方式 . 59 7.3.2 胶带运输大巷设备选择 59 7.3.3 辅助运输大巷设备选择 60 8 矿井提升矿井提升 . 60 8.1 矿井提升概述 . 60 8.2 主副井提升 61 8.2.1 主井提升 . 61 8.2.2 副井提升设备选型 61 8.2.3 井上下人员运送 62 9 矿井通风及安全矿井通风及安全 62 9.1 矿井通风系统的确定. 62 9.1.1 矿井概况 . 62 9.1.2 选择矿井通风系统原则 62 9.1.3 主要通风机工作方法的确定 . 63 9.1.4 确定矿井的通风方式及方案比较 . 64 9.1.5 采区通风 . 65 9.1.6 工作面通风方式的选择 65 9.2 采区及全矿井所需风量 67 9.2.1 回采面所需风量的计算 67 9.2.2 备用面所需风量的计算 68 9.2.3 掘进工作面需风量计算 68 9.2.4 硐室需风量 69 9.2.5 其它巷道所需风量qd . 69 9.2.6 矿井总风量计算 69 9.2.7 矿井风量分配及风速验算 . 70 9.3 矿井通风阻力的计算. 71 9.3.1 矿井通风阻力 . 71 9.3.2 矿井最大阻力路线和通风网络图 . 72 9.3.3 矿井通风总阻力 75 9.3.4 矿井总风阻及总等积孔 76 9.4 矿井主要通风机选型. 76 9.4.1 主要通风机选型 77 9.4.3 矿井主要通风设备的要求 80 9.4.5 对反风装置及风硐的要求 80 9.5 防止特殊灾害的安全措施 . 81 10 设计矿井基本技术经济指标设计矿井基本技术经济指标. 82 专题部分专题部分 85 煤矿软岩巷道综合治理技术煤矿软岩巷道综合治理技术 85 1 软岩巷道综述软岩巷道综述. 85 1.1 软岩的概念 85 1.2 软岩的分类 85 1.3 软岩巷道的分类及特征 86 1.4 软岩巷道支护破坏的机理分析 87 2 软岩巷道的支护与加固软岩巷道的支护与加固 . 88 2.1 软岩巷道的支护形式 . 88 2.2 软岩巷道支护特点及措施 89 2.3 软岩巷道支护的原则 . 90 2.4 软岩巷道几种支护机理 91 2.5 设计支护方法的种类 . 93 2.6 我国常用的设计支护方法 94 2.7 巷道变形规律与特征 . 94 2.8 巷道支护与加固技术 . 96 3 软岩开拓巷道支护实例软岩开拓巷道支护实例 . 97 3.1 概况 97 3.2 运输巷地质条件 . 97 3.3 软煤巷道锚杆支护围岩强度强化理论 98 3.4 锚杆支护方案 . 98 3.5 支护效果分析 99 3.6 效益对比分析 . 99 4 结论结论 100 翻译部分翻译部分 116 外文原文 116 中文原文 102 参考文献参考文献 102 致谢致谢 102 一 般 部 分 中国矿业大学 2012 届毕业生毕业设计 第 1 页 1 井田概况及地质特征 1.1 井田概况 1.1.1 交通位置交通位置 河南永锦能源有限公司云盖山煤矿原为禹州中锋云盖山煤业有限责任公司煤矿，位于 河南省禹州市磨街乡，行政区划隶属磨街乡和文殊镇管辖，井田走向长约 3.9km，倾向长 约 2.7km，面积约 10.6km 2。 该煤矿位于河南省禹州市西 27km，有禹州市通向文殊乡及磨街乡的柏油公路纵贯全 区，并与四通八达的公路网相连，向北可通往登封、洛阳；向东经禹州可达许昌市；向南 经神垕镇可至郏县、平顶山、宝丰、临汝等地；东南部新峰五矿尚有 762 型窄轨铁路经禹 州市至许昌市与京广铁路相接，交通方便。该矿交通位置见图 1-1。 图 1- 1 交通位置图 1.1.2 地形、地貌地形、地貌 本矿区位于颖河、汝河分水岭地带，属于山区与平原接壤地段。西部、中部为构造剥 蚀类型的低山丘陵区，东北部文殊一带为冲、洪积山前岗地。全区地势西南高，东北低， 标高+210(文殊店附近河谷)+621.50m(跑马岭)，相对高差 400m。西北侧灰岩裸露，山坡 坡度大、沟谷发育、形成狭窄的“v”字型谷；南东牛颈山、跑马岭、云盖山构成单面山 地形，其南坡坡角 413，由平顶山砂岩组成顺倾向的平缓构造坡，北坡坡角 20左右， 为坡度陡峻的剥蚀坡。 1.1.3 河流与水源河流与水源 区内地表水系不发育。乌江河为唯一的季节性河流，经陈庄、文殊店注入汝河，流量 中国矿业大学 2012 届毕业生毕业设计 第 2 页 0.001630.803m3/s，洪峰期间每秒可达数立方米，河渠比较发育，并具有河谷坡降大、流 速快、地表水下渗不易的特点。 1.1.4 气象气象 该区域属于温带、半干旱大陆性气候，年蒸发量大于降水量，夏季炎热，冬季寒冷， 四季分明。最高气温 42.9(1972 年 6 月 11 日)，最低气温13.9(197l 年 12 月 27 日)，历 年平均气温 14.3，月平均最高气温 28.6(1971 年 7 月)，月平均最低气温2.5(1977 年 1 月)。年最大降水量 907.8mm(1977 年)，年最小降水量 430.0mm(1981 年)，平均降水量 635.4mm；月最大降水量 496.9mm(1977 年 7 月)；日最大降水量 110.2mm(1977 年 7 月 4 日)；最长连续降水日数 9 天(1982 年 8 月)。雨季主要集中在 69 月份。年最大蒸发量 1947.8mm(1970 年)，最小蒸发量 1353.2 mm (1980 年)，年平均蒸发量 1675.1 mm；年平均 湿度 68.7%。 夏季多西南和东南风，冬季多西北、北和东北风，年平均风速 10m/s。月平均最大风 速 15m/s(1972 年 4 月)。冰冻期一般为 11 月至次年 3 月初，最大冻结深度约 18cm。 1.1.5 矿区经济状况矿区经济状况 该区经济繁荣，工业以煤炭、建材、陶瓷、农产品加工为主，农业以小麦、玉米、烟 叶为主。电力充沛，农村剩余劳动力丰富，可满足矿井开发的各种需要。 1.2 地质特征 1.2.1 矿区地层矿区地层 煤矿区内地层出露较好，据 1：5000 地质填图和钻探工程揭露，本区发育的地层有寒 武系上统崮山组，石炭系上统太原组，二叠系山西组、上石盒子组、下石盒子组、石千峰 组，三叠系刘家沟组以及第四系。含煤地层为上石炭统太原组、二叠系山西组、下石盒子 组和上石盒子组，其中二叠系山西组为主要含煤地层。现将地层从老到新分述如下： （1）上寒武统崮山组（3g） ：为灰白色，中厚层状白云质灰岩，具不明显的细鲕状 结构，顶部风化后呈灰黑色为其特征，未发现动物化石。厚度 115.40m。 （2）上石炭统太原组(c3t)：即一煤段，底界以底部铁铝层与下伏上寒武统崮山组白 云质灰岩呈平行假整合接触， 上界止于本组 l11 灰岩顶面或 l11 灰岩上黑色海相泥岩顶面， 厚 44.2101.60m，平均 64.05m。该组为一套含薄煤层的砂岩、泥岩和灰岩组成，含灰岩 11 层，常见 8 层，煤线 10 余层，绝大多数灰岩构成煤层顶板。根据岩性组合划分为四段： 底部铝土泥岩段，下部灰岩段，中部砂泥岩段，上部灰岩段。 底部铝土泥岩段：主要为浅灰色、灰色铝土泥岩。下部为紫红色，含赤铁矿，局 部夹砂质泥岩及不稳定煤线和灰岩透镜体；中部大部具豆状、鲕状结构，含较多黄铁矿， 局部富集；上部致密块状。厚 2.1729.38m，平均厚 7.37m。 下部灰岩段：由 l1l4 四层深灰色生物碎屑泥晶灰岩、砂质泥岩和 5 层薄煤层组 成，厚度 7.2836.15m，平均厚 18.72m。l1 灰岩底部及顶部有薄层砾屑灰岩，灰岩砾石 砾径约 34mm；l2 灰岩顶部有一层厚 0.30.5m 的硅质海绵岩，灰岩中含较多的燧石结 核；l3 灰岩直接压一 4 煤层；l4 灰岩不稳定，局部相变为黑色泥岩，一 2、一 3、一 4、 中国矿业大学 2012 届毕业生毕业设计 第 3 页 一 5 煤层不可采，其中一 4 煤层偶见可采点。 中部砂泥岩段：由灰色深灰黑色砂质泥岩、中粒砂岩、23 层不稳定的生物碎 屑泥灰岩及 34 层不稳定薄煤层组成。厚度 14.5832.84m，平均 22.56m。砂岩含较多白 云母碎片，砂质泥岩中常含较完整的植物化石。 上部灰岩段：由 35 层深灰色生物碎屑泥晶灰岩、泥晶灰岩、砂质泥岩、细粒石 英砂岩及 23 层不稳定的薄煤层组成，厚度 5.2625.59m，平均 15.40m。l8、l9 灰岩常 合并，厚度大，平均 9.98m；顶部有一层厚约 0.30.5m 的硅质海绵岩为标志。灰岩中含 大量的燧石结核、燧石条带、燧石层。l10、l11 灰岩不稳定，局部相变为砂质泥岩。 （3）二叠系（p） 1）下统山西组（p1sh） ：即二煤段。顶界止于砂锅窑砂岩（k2）底，厚 64.0088.70m， 平均 81.25m。由浅灰色、深灰色细中粒石英岩屑砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤层 等组成。含煤 24 层，其中二 1 煤层为本区主要可采煤层；二 2 煤层不稳定，偶见可采 点。与下伏太原组整合接触，根据岩性及含煤特征，本组可分为二 1 煤段、大占砂岩（k1） 段、香炭砂岩段、小紫泥岩段。 2）下统下石盒子组(p1x)：下自砂锅窑砂岩（k2）底，上至田家沟砂岩（k8）底，厚 278.5317.30m，平均 304.38m。与下伏山西组整合接触，据岩性组合特征分为三、四、 五、六共四个煤段。 三煤段：顶界止于三、四煤段分界砂岩，厚 66.080.0m，平均 78.0m。主要由细 中粒岩屑石英砂岩、粉砂岩、泥岩组成。底部为浅灰色厚层状中粗粒石英砂岩（k3） ；中 下部为紫红色含铝土质、菱铁质鲕粒泥岩（俗称大紫泥岩） ；上部为灰色、深灰色泥岩和 砂质泥岩，含煤 3 层，其中常见煤层为三 1、三 5 煤层，多为炭质泥岩。 四煤段： 顶界止于四、 三五煤段分界砂岩， 厚度 4570.0m， 平均 49.0m。 由灰色 灰绿色细粒岩屑石英砂岩、灰色粉砂岩、深灰色泥岩和煤层组成。含煤 59 层，常见四 2、 四 4、四 9 煤层，其中四 2 煤层较发育，其它均是薄煤层或炭质泥岩。煤段顶部泥岩大多 不见紫斑，与其它煤段相区别。 五煤段：顶界止于 k6 砂岩底，厚 79.90105.35m，平均 93m。由灰色、深灰色砂 质泥岩、粉砂岩和灰白色、浅灰色中细粒石英砂岩、长石岩屑石英砂岩和煤层组成。含 煤约 9 层，其中五 4 煤层偶见可采点。煤段顶底大部具紫斑，普遍含鲕粒。 六煤段：顶界止于 k8 砂岩底，厚 70.4109.4m，平均 87.24m。由灰色、深灰色砂 质泥岩、泥岩和浅灰色细中粒长石岩屑石英砂岩、岩屑石英砂岩和煤层组成。含煤 12 层，其中六 2（原五 2）煤层较发育，本区 120 线以西大部可采，层位比较稳定。煤段上 部和下部泥岩较多，常见紫斑，普遍含鲕粒。 3）上统上石盒子组（p2s） ：自田家沟砂岩（k8）底平顶山砂岩底（sp） ，厚 198.59 293.59m， 平均 245.24m。 与下伏下石盒子组整合接触， 据岩性组合和含煤特征分为七、 八、 九煤段。 七煤段：顶界止于八、七煤段分界砂岩，厚度 62.491.7m，平均 79m。由灰色、 深灰色砂质泥岩和浅灰色长石岩屑石英砂岩和煤层组成。含煤 6 层,一般常见七 2、七 3、 七 4，其中七 4 煤层（原六 4）较发育，为本区可采煤层。煤段顶底大部分砂质泥岩具紫 斑和鲡状结构。 中国矿业大学 2012 届毕业生毕业设计 第 4 页 八煤段：顶界止于八、九煤段分界砂岩，厚度 6089m，平均 69m。由灰色细 粗粒岩屑长石砂岩，长石岩屑石英砂岩和深灰色、灰色砂质泥岩及煤层组成。含煤 6 层， 大部分为炭质泥岩，常见八 5、八 3 煤层。顶底大都具紫斑泥岩，局部含鲕粒。八煤段一 个显著特点是含 10 余层硅质泥岩，八 5、八 3 煤层附近的硅质泥岩含硅质较高，且含大量 的硅质海绵骨针称海绵岩。 九煤段：顶界止于平顶山砂岩，厚度 62.4110.9m，平均 97m。由灰色、深灰色 砂质泥岩和灰色、绿灰色细中粒岩屑石英砂岩、粉砂岩及极不稳定的 25 层炭质泥岩 组成。该煤段多处具紫斑，局部含鲕粒。底部大风口砂岩为灰色、绿灰色细粗粒岩屑长 石石英砂岩，泥质胶结，较疏松，具断续波状层理，大型板状交错层理，部分含砾。 4）上统石千峰组（p2sh） ：自于平顶山砂岩底（sp）三叠系金斗山砂岩底，平均厚 335m。与下伏上石盒子组呈平行不整合接触。根据其岩性组合特征分为四段。 第一段（p2sh1）平顶山砂岩段：厚度 7190m，平均 81m。分布在井田内云盖 山、牛头山、跑马岭，牛颈山山顶及东南坡，因其岩性坚硬，风化后形成独特的单面山地 貌形态。岩性为浅灰灰白色，略呈肉红色，中粗巨粒长石石英砂岩、石英砂岩、间夹 细砂岩、砂质泥岩薄层。与下伏岩层整合接触。 第二三段（p2sh2+3） ：厚度 150190m，平均 179m。下部为灰绿、绿灰色粉砂 岩夹紫红色泥岩、泥灰岩透镜体，有时泥灰岩相变为钙质胶结的泥岩，常呈球状风化，在 泥岩中尚可见植物化石碎片；中上部紫红色粉砂岩、砂质泥岩夹薄层细中粒砂岩，含多量 钙质结核，见有斜层理、波状层理。 第四段（p2sh4） ：厚 65116m，平均 85m。下部为紫红色、淡红色中细粒砂岩 夹钙质粉砂岩。砂岩普遍具“红斑”，亦具少量浪成波痕，可见交错层理、波状层理、混浊 层理、斜层理等；上部紫红色、灰绿色粉砂岩及砂质泥岩互层，内夹 23 层砾屑灰岩和 大小不等的钙质结核，砾屑大小、形状不一，内偶见动物化石。具水平层理、波状层理、 混浊层理、斜层理等。 （4）三叠系（t） 刘家沟组（t1 l） ：按岩石发育组合特征分为一、二段共两段。 第一段（t1l1）金斗山砂岩：厚度 125132 m，平均厚 130m。为紫红色、淡红 色中细粒砂岩，夹钙质粉砂岩。砂岩内的“红斑”较密集，斑点较大在野外鉴定描述岩性 特征时称“麻斑砂岩”，具大型斜层理及混浊层理，波痕、雨痕、虫孔构造亦较为普遍。 第二段（t1l2） ：残留厚度85m。岩性为砖红色砂质泥岩、粉砂岩夹暗紫色细砂岩。 （5）新生界（kz） 第四系(q)：本区不发育，分布零星，主要是黄土，其次是冲积、坡积堆积。厚度为 0 20m。 1.2.2 矿区地质构造矿区地质构造 矿区基本构造形态为走向北东，倾向南东的单斜构造。矿区岩层走向大体 ne30 40，矿区东南部走向 ne4555；地层倾角一般 1522，井田两端和深部边缘有所 增大，局部可达 30左右。 区内主要是断裂构造，褶曲不甚发育。区内断层共计 2 条。区内主要构造为走向正断 中国矿业大学 2012 届毕业生毕业设计 第 5 页 层，并把井田切割为阶梯状的两个大块段。浅部的花沟断层是井田的上部边界，中部的云 盖山断层横贯矿区东西。断层发育 nw 向、ne 向和 ew 向三组断裂构造，其中以 ne 向最 为发育，其次为 nw 向和东西向断层。断层走向稳定，一般在 4050之间，断层性质 均系正断层。断层在平面分布上并非简单的一条直线，既有分岔，又有合并，并派生一系 列低序次小断层，形成断层组；在剖面上也不是一条简单的直线，常有波状起伏，破碎带 并非一个，往往有数个，并有主破碎带和次要破碎带之分，断裂面之间可以夹着规模不等、 形态不同的断片，每一条断裂的产状、断距和落差常有变化，有时甚至不同部位倾角、落 差变化很大。 本区为一走向东北，向南东倾斜的单斜构造。地层倾角一般 1522。褶曲不发育， 区内断层较少，构造类型应属于第二类：中等构造类型。 主要构造特征如下： （1）云盖山正断层(f3)：位于煤矿区中深部，系一条贯穿全区的走向正断层，分布在 云盖山、牛头山、跑马岭南坡。断层走向 ne4050，北西倾向，北西盘下降，倾角 45 70，延展长度 3km 以上。落差 30100m，由西向东落差增大。地表大部被第四系覆盖， 仅局部地段由构造地质点及槽探揭露控制，地貌特征十分清晰，在贺庙夹龙沟白坡一 带平顶山砂岩重复或加厚明显形成平行走向的两条单面山的地貌形态。 (2)花沟正断层：位于煤矿区浅部。断层走向 ne 4050，倾向 nw，nw 盘下降， 倾角 4065，延伸长度 6.8km。落差 2560m，以 108113 勘探线最大，两端变小， 向西延至界外插入寒武系灰岩中，往东消失于 119 勘探线。地表在杨家门大石板山菜 坪山出露明显，每 50100m 均有断层点控制其位置，断层两侧见到五、六煤段重复出现； 在耿家门西见断层两侧地层产状不同，破碎带宽度3m；在林子南西，五、六煤段分界砂 岩见断层面、断层擦痕。东北部枣园煤矿浅部巷道见到了该断层。断层控制可靠。 1.3 煤层与煤质 1.3.1 煤层煤层 含煤地层自下而上共分为九个煤段。 一煤段：自一1煤层底至 l11石灰岩顶，平均厚 56.68m，和下伏本溪组呈整合接触。 根据其岩性组合特点，由下而上分为下部灰岩段、中部砂泥岩段和上部灰岩段： 下部灰岩段：由 l1l4四层深灰色生物碎屑泥晶灰岩、砂质泥岩和 5 层薄煤层组 成，厚度 7.2836.15m，平均厚 18.72m。l1灰岩底部及顶部有薄层砾屑灰岩，灰岩砾 石砾径约 34mm；l2灰岩顶部有一层厚 0.30.5m 的硅质海绵岩，灰岩中含较多的燧 石结核；l3灰岩直接压一4煤层；l4灰岩不稳定，局部相变为黑色泥岩，一2、一3、一 4、一5煤层不可采，其中一4煤层偶见可采点。 中部砂泥岩段：由灰色深灰黑色砂质泥岩、中粒砂岩、23 层不稳定的生物碎屑 泥灰岩及 34 层不稳定薄煤层组成。厚度 14.5832.84m，平均 22.56m。砂岩含较多白云 母碎片，砂质泥岩中常含较完整的植物化石。 上部灰岩段：由 35 层深灰色生物碎屑泥晶灰岩、泥晶灰岩、砂质泥岩、细粒 石英砂岩及 23 层不稳定的薄煤层组成，厚度 5.2625.59m，平均 15.40m。l8、l9灰 常合并，厚度大，平均 9.98m；顶部有一层厚约 0.30.5m 的硅质海绵岩为标志。灰岩 中国矿业大学 2012 届毕业生毕业设计 第 6 页 中含大量的燧石结核、燧石条带、燧石层。l10、l11灰岩不稳定，局部相变为砂质泥岩。 二煤段：顶界止砂锅窑砂岩（ss）底，厚 64.0088.70m，平均 81.25m。由浅灰色、 深灰色细中粒石英岩屑砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤层等组成。含煤 24 层， 其中二 1煤层为本区主要可采煤层；二2煤层不稳定，偶见可采点。与下伏太原组整合接 触，根据岩性及含煤特征，本组可分为二 1煤段、大占砂岩（sd）段、香炭砂岩段、小紫 泥岩段。 三煤段：顶界止于三、四煤段分界砂岩，厚 66.080.0m，平均 78.0m。主要由细中 粒岩屑石英砂岩、粉砂岩、泥岩组成。底部为浅灰色厚层状中粗粒石英砂岩（ss） ；中下 部为紫红色含铝土质、菱铁质鲕粒泥岩（俗称大紫泥岩） ；上部为灰色、深灰色泥岩和砂 质泥岩，含煤 3 层，其中常见煤层为三1、三5煤层，多为炭质泥岩。 四煤段：顶界止于四、五煤段分界砂岩，厚度 4570.0m，平均 49.5m。由灰色灰 绿色细粒岩屑石英砂岩、灰色粉砂岩、深灰色泥岩和煤层组成。含煤 59 层，常见四2、 四4、四9煤层，其中四2煤层较发育，偶见可采点，其它均是薄煤层或炭质泥岩。煤段顶 部泥岩大多不见紫斑，与其它煤段相区别。 五煤段：顶界止于 s5砂岩底，厚 79.90105.35m，平均 93m。由灰色、深灰色砂质泥 岩、粉砂岩和灰白色、浅灰色中细粒石英砂岩、长石岩屑石英砂岩和煤层组成。含煤约 9 层，其中五4煤层偶见可采点。煤段顶底大部具紫斑，普遍含鲕粒。 六煤段：顶界止于 st砂岩底，厚 70.4109.4m，平均 87.24m。由灰色、深灰色砂质 泥岩、泥岩和浅灰色细中粒长石岩屑石英砂岩、岩屑石英砂岩和煤层组成。含煤 12 层，其中六2煤层较发育，但层位不稳定，偶见可采点。煤段上部和下部泥岩较多,常见紫 斑，普遍含鲕粒。 七煤段：顶界止于八、七煤段分界砂岩，厚度 62.491.7m，平均 79m。由灰色、深 灰色砂质泥岩和浅灰色长石岩屑石英砂岩和煤层组成。含煤 6 层,一般常见七2、七3、七4。 煤段顶底大部分砂质泥岩具紫斑和鲡状结构。 八煤段：顶界止于八、九煤段分界砂岩，厚度 59.489m，平均 69.3m。由灰色细 粗粒岩屑长石砂岩，长石岩屑石英砂岩和深灰色、灰色砂质泥岩及煤层组成。含煤 6 层， 大部分为炭质泥岩，常见八5、八3煤层。顶底大都具紫斑泥岩，局部含鲕粒。八煤段一个 显著特点是含 10 余层硅质泥岩，八5、八3煤层附近的硅质泥岩含硅质较高，且含大量的 硅质海绵骨针称海绵岩。 该区主要可采煤层为二 1 煤层，其主要特征见表 1-3 二 1 煤层：位于山西组中下部，上距四 2 煤层 165m，距 ss 砂岩底 66m，下距太原组 顶部 l11 灰岩一般 68m。煤层直接顶板多为厚而坚硬的灰白色中粒岩屑石英砂岩(sd 大 占砂岩)，为灰深灰色粗粒砂岩、中粒砂岩、局部为细粒砂岩，主要成分为石英、长石， 层面富含白云母及炭质薄膜，含大量黑色泥质包体，局部夹黑色泥岩、砂质泥岩；东北端 及中部零星部位直接顶板为深灰色粉砂岩和砂质泥岩；底板为以泥岩、砂质泥岩为主，次 为粉砂岩，偶具炭质泥岩伪底，伪底为炭质泥岩和灰色根土泥岩。二 1煤层层位稳定，沉 积普遍，全区可采。煤厚 8.309.23m，平均 8.70m。煤层结构简单，大部不含夹矸，局部 偶见一层或数层薄而不稳定的炭质泥岩或深灰色泥岩夹矸。煤层赋存标高+200m350m， 埋深 100800m。 中国矿业大学 2012 届毕业生毕业设计 第 7 页 表 1-3 可采煤层特征表 煤层 煤层厚度（m） 夹石 围岩 稳定性 倾 角 容量(t/m3) 最小 最大 平均 层 数 总厚 （m ） 顶板 底板 二1 8.30 9.1 8.70 无 0 硬 软 稳定 14o 1.40 1.3.2 煤的物理性质煤的物理性质 二 1煤：为黑色，以粉、粒状煤为主，少量呈碎屑状，质软而松散，煤的原生结构 遭破坏，呈现层间挤压、揉搓的构造煤特征，一般呈粉状，局部地段夹有透镜状块煤（即 砖碴煤）。真密度为 1.47 t/m3，视密度为 1.43t/m3。 1.3.3 煤的化学性质及工艺性能煤的化学性质及工艺性能 （1）水分（mad） 煤层原煤空气干燥基水分 0.392.17%，浮煤 0.351.40%。 表 1-4 煤的工业分析化验结果统计表 煤 层 原 煤 (%) 浮 煤 (%) 质量分 级 水分 mad 灰分 ad 挥发分 vdaf 水分 mad 灰分 ad 挥发分 vdaf 灰分 二 1 0.592.7 4 1.11(70) 7.8429.6 7 14.28(70) 13.1219.9 2 16.35(68) 0.611.53 1.04(69) 5.4112.2 9 8.30(69) 13.4818.0 1 15.43(69) 低灰煤 （2）灰分（ad） 二1煤原煤灰分 7.8429.67%，平均 14.28%，依据相关标准属特低高灰煤，以低灰 煤为主，占 73%，其次为中灰煤，占 21%，特低灰占 4%，高灰煤占 1%。 经 1.5 比重液洗选后， 灰分有所下降， 为 5.4112.29%， 平均 8.30%， 降灰率为 976%， 平均 40%。 三、瓦斯 矿井瓦斯相对涌出量为 1.695.46m3/t，瓦斯绝对涌出量 1.455.35m3/min，二氧化 碳相对涌出量为 2.164.57m3/t，二氧化碳绝对涌出量 1.295.03m3/min。属低瓦斯矿井。 二1煤层无自然发火倾向，属类不易自然煤层，煤尘干燥无灰基挥发份为 17.26%，火焰 长度为 5mm,需混入煤粉量 5%，有爆炸危险性。 1.3.4 水文地质水文地质 井田内划分八个含水层(组)，自下而上依次为：寒武系上统白云质灰岩岩溶裂隙含水 层()、 石炭系上统太原组下段(1)及上段(2)灰岩岩溶裂隙含水层、 二叠系下统山西组( 1)及下石盒子组底部(2)砂岩裂隙含水层、下石盒子组四2煤顶板砂岩裂隙含水层()、下 石盒子组六2煤顶板砂岩裂隙含水层()、 上统上石盒子组七4煤顶板砂岩裂隙含水层()、 中国矿业大学 2012 届毕业生毕业设计 第 8 页 平顶山段砂岩裂隙含水层()、第四系松散孔隙含水层组()。其中、1诸含 水层分别属于七4、六2、四2、二1煤层顶板直接充水含水层，漏水钻孔很少，单位涌水 量为 0.0003460.0283l/sm3，渗透系数为 0.001780.225m3/d，富水性均弱，对煤层开 采影响不大。主要可采煤层二1煤底板下伏的2、1、含水层均属底板进水的岩溶裂隙 含水层，是矿井充水的主要来源，兹重点分述如下 1 含水层 寒武系上统白云质灰岩含水层()：以崮山组白云质灰岩为主，区内共有十四孔见 该层灰岩，区域侵蚀基准面以上发育大中型的岩溶裂隙、溶洞等，钻孔所见多为峰窝状溶 孔，两孔见有溶洞，最大高度 1.30m。钻孔揭露厚度大于 30m 者多半漏水，30m 着不漏 水，漏水空间集中分布在 114 勘探线东北顶面埋深-50m 以上地段。据钻探、测井等资料， 揭露该含水层厚度为 1.6753.09m， 赋存于顶界面以下 3060m 范围内为含水层的强径流 带，向深部富水性变弱。泉水流量 14.36 l/s，据区内钻孔抽水资料，单位涌水量 0.00609 0.367 l/sm3，渗透系数 0.02251.71 m/d，富水性极不均一，水位标高+280+256m，水 质类型为hco3camg及hco3so4camg， 为强富水含水层， 上距二1煤层一般58.9386.27m 是二1煤底板间接充水含水层，但局部在断层影响下仅据二1煤层 26.68m。 石炭系上统太原组下段灰岩含水层(1)：由 l4l1四层含燧石灰岩组成，总厚 10.9521.43m，平均 14.84m，可溶性成分高，钻孔见有 0.200.70m 溶洞，简易水文地 质观测漏水率 19.0%，漏水点标高多集中在+100+200m 范围内，富水段在 114116 勘探 线地段，单位涌水量 0.0004240.671l/sm3，渗透系数 0.0020117.93m/d，渗透性能较 强，因岩溶裂隙发育的极不均匀性导致富水性很不均一，水位标高+274.26+258.10m，水 质为 hco3camg 及 hco3so4camg 型， 含水层总体上富水性中等， 上距二1煤层 37.68 65.47m 一般情况下对开采二1煤影响不大，为二1煤底板间接充水含水层。 石炭系上统太原组上段灰岩含水层(2)：由 l11l8等四层石灰岩组成，据矿井范围 内内揭穿该层的钻孔统计其平均厚度 13.47m，其中 l9与 l8两层灰岩全区稳定发育。钻孔 简易水文地质观测漏水率小于 5%，抽水试验单位涌水量 0.00007320.0162 l/sm3，渗透 系数 0.0004460.218m3/d，112114 勘探线之间地段富水较好。因构造影响地下水位不 统一，多在+302.84+231.78m，相差悬殊，水质类型为 hco3na 及 hco3cana 水。含水 层富水性弱，但极不均一，一般情况下对开采二 1煤影响不大。为二1煤底板直接充水含 水层。 下二叠统山西组砂岩裂隙含水层组（）：一般由 312 层细中粒砂岩组成，总厚 9.6859.47m，平均 30.85m，浅部风化裂隙较发育，为含水层的相对强富水部位，向深部 富水性变弱至极弱。 钻孔单位涌水量 0.00980.0168l/s m， 渗透系数 0.04280.0621m/d。 水位标高+278.42+286.5m，水质为 hco3na，为二1煤顶板直接充水含水层。 2 主要隔水层 矿区内各含水层之间赋存有良好的相对隔水层，正常情况下，可起到隔水作用。除二 叠系地层中层数众多的泥岩、砂质泥岩外，二 1煤底板有三个隔水层组，隔水性能不一， 现分述如下： 太原组上段顶部隔水层：太原组 l9灰岩至二1煤底板之间的泥岩、砂质泥岩及粉砂 中国矿业大学 2012 届毕业生毕业设计 第 9 页 岩，沉积不稳定，厚度 1.929.61m，抗拉强度一般 2mpa，在开采条件下失去隔水作用。 太原组中部砂泥岩段隔水层：l4灰岩顶板至 l8灰岩底板的泥岩、砂质泥岩、粉砂岩 及夹少量细砂岩，厚 12.2423.98m，平均 19.32m，层位稳定，一般情况下该隔水层可阻 断太原组上、下段灰岩含水层的水力联系，一般条件下是良好隔水层段，但在断层附近会 破坏其隔水作用，如 1710 孔钻孔资料显示在断层的影响下，该段仅厚 10.31m。 太原组底部铝土泥岩隔水层：寒武系顶部与太原组下段灰岩之间的铝土质粘土 岩，厚 2.1110.29m。据一矿区内钻孔资料，该隔水层厚度一般较薄，特别是在断层影 响下深部开采时底板压力增大的情况下， 难以阻断寒武系石灰岩含水层与太原组石灰岩 含水层之间的水力联系。 本区寒武系灰岩水是矿井防范的主要对象，二1煤层至寒武系灰岩含水层之间由上 述三层隔水层及太原组上、下段灰岩含水层构成，由于太原组灰岩含水层赋水性弱，针 对寒武系灰岩含水层可将其与二1煤层之间距离近似为隔水层厚度，区内揭露