采矿工程毕业设计（论文）-新庄煤矿1.2Mta新井设计.pdf

中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 1 页 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 1.1 矿区概述矿区概述 1.1.1 交通位置交通位置 新庄矿位于豫、皖两省交接的永城市东部，行政区划分苗桥、茴村两乡管辖，上级主 管部门为河南省神火集团，井田东部及北部以人为边界与安徽皖北矿务局刘桥二矿分界， 西以王庄断层（f21)与葛店煤矿广大区毗邻，南至煤层露头线，南北长约 8.6km 东西宽约 3km，面积约 24.08km2。地理位置为东经 1163715，北纬 335525 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 2 页 图 11 交通位置图 该矿西至永城市 24km，东距安徽省淮北市 19 km，西北 120 km 可达京九、陇海西 两主干铁路的交通枢纽- - - - 商丘车站， 东北 94 km 到津浦、 陇海两铁路之枢纽- - - - 徐州车站， 矿区内部有专用运煤铁路与陇海铁路相连，省道永淮公路从矿区穿过，矿区内公路、铁路 纵横交错，四通八达，交通十分便利。优越的地理位置为煤炭市场的开发创造了得天独厚 的条件。 1.1.2 地形特点及居民点分布地形特点及居民点分布 本矿区处于黄淮冲积平原东部，黄河故道南缘，地势平坦，地面标高+31.0 左右，相 对高差 13.5m。本区全被第三、四系覆盖。 矿区范围内分布有大小村庄 15 个，大部分分布在井田边界。另外，在矿区南部有大 片职工住宅区。 1.1.3 工农业生产和原料及电力供应工农业生产和原料及电力供应 永城市现有耕地面积 160104 亩，多属粘沙两合土。主要粮食作物有小麦、玉米、大 豆、高粱、谷子等，主要经济作物有棉花、花生、芝麻、油菜和蔬菜等，是优质小麦生产 基地，全国粮棉油百强县。 永城市形成了建材、冶金、化工、机电、煤炭、电力、轻纺、造纸、食品、酿酒、电 解铝等工业体系和优势产业；矿产资源丰富，为全国六大无烟煤生产基地，主要矿产有煤、 铁、花岗岩、膨润土、高岭土、大理石、矿泉水等 23 种。永城市工业较为发达，电源条 件好，矿区有多座电厂和变电站，可满足矿井用电。 1.1.4 矿区气候条件矿区气候条件 本矿区属半干燥大陆性气候，夏季炎热多雨，冬季干燥寒冷，四季气候变化分明。据 永城市气象站资料，年平均气温 14.2，绝对最高气温 41.5(1966 年 7 月 18 日)，最低气 温23.4(1969 年 2 月 5 日)；年平均降雨量 847.66mm，年最大降雨量 1518.6mm（1963 年） ， 年最小降雨量 537.7mm （1966 年） ， 降雨量多集中于 68 月份， 占全年降雨量的 50%； 年平均蒸发量 1807.4mm，年最大蒸发量 2290.4mm（1966 年） ，结冰期一般在 11 月翌年 3 月，最大冻土深度为 21cm（1977 年） ；夏季多东南南风，冬季多西北北风，年平均 风速 3.4m/s；最大风速 20m/s。 1.1.5 矿区水文及工农业供水矿区水文及工农业供水 本区属淮河水系，区内无地表水体，自北而南有曹沟，王引河、运粮河等三条季节性 小河，自西北向东南流入安徽省境内汇于淮河。因地势平坦，一般河谷宽缓，河床较浅， 水流坡度很小。雨季洪水期，近河低洼地段常积水内涝成灾；据永城市水利局资料，1963 年汛期，在二牛、黄饭棚、大小新庄一带积水深 0.51.0m。最高洪水位 31.79m。干旱季 节，河水位一般低于地下水位，成为排泄地下水的渠道。 永城市地下水资源丰富，新生界地下水质较好，水量水位较稳定，是理想的供水水源， 可满足生产、生活用水。 1.1.6 自然地震自然地震 据中国地震目录第二集 （1960 年版）记载，自公元 925 年以来，安徽省肖县、宿 县一带微震频繁，强震不断，曾发生强烈地震 38 次，其中 1668 年郯城发生 8.5 级强烈地 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 3 页 震。 本区位于郯（城）庐（江）地震影响带，根据国家质量技术监督局发布的“中华人民 共和国国家标准 gb183062001中国地震动参数区划图 （河南省部分）”本区地震动峰 值加速度为 0.05g，地震烈度为度。 1.2 井田地质特征井田地质特征 1.2.1 井田地形及勘探程度井田地形及勘探程度 井田整体为一向北倾斜的单斜构造形态，地层倾角 512，浅部倾角 812，深部 变缓为 48，局部发育 2 个舒缓波状褶曲。断层较发育，以近南北向和北北东向为主， 多为正断层，个别为逆断层。 本区以往共完成钻探工程 73 孔，33378.22m，其中 1974 年提交精查勘探报告时共完 成钻孔 44 个，工程量 17923m；之后进行精查补充勘探和深部普查完成 15 孔，7601.53m； 完成生产补钻和井检孔 14 个，7853.69m 1.2.2 井田煤系地层井田煤系地层 新庄煤矿属于华北地层区鲁西分区徐州小区， 矿区内无基岩出露， 全被新生界所覆盖。 根据钻孔揭露，区内地层由老到新依次发育有奥陶系中统马家沟组；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，上统上石盒子组和新生界第三系、第四系。 其中石炭二叠系为主要含煤地层。 （1）奥陶系中统马家沟组（o2m） 井田内仅 106 孔及 y21 孔揭露该组地层，其厚度大于 39.93m，岩性为灰色厚层状石 灰岩,质较纯，裂隙发育，具缝合线及方解石细脉。与上覆本溪组呈平行不整合接触。 （2）石炭系 1）中统本溪组（c2b） 本组地层仅两个钻孔揭穿，厚度为 8.9714.20m，平均 11.58m。与下伏马家沟组呈平 行不整合接触。下部为紫红色铁质泥岩（古风化壳沉积） ，含砂质及铝土质包裹体；上部 为浅灰色铝土质泥岩，含鲕粒及黄铁矿散晶，为 k1 标志层。以铝土质泥岩（k1）顶界面 与太原组分界。 2）上统太原组（c3t） 本组地层厚度 94.72168.17m，平均 146.90m。与下伏本溪组呈整合接触关系。主要 由薄层中厚层状石灰岩、深灰灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、薄层细砂岩及薄煤层 组成，是本井田的含煤地层之一。石灰岩一般 1013 层，自下而上依次编号为 l1l13。 薄煤层一般 610 层，多数集中于中下部，自下而上依次编号为一 1一 10 ，除一 4 煤 层局部可采外，其余均不可采。本组以其顶部的黑色海相泥岩顶面与山西组分界。根据岩 性组合特点，依其岩性组合特征自下而上可明显地划分为底部砂泥岩段、下部灰岩段、中 部砂泥岩段、上部灰岩段四个岩性段。 （3）二叠系（p） 下界起于黑色致密状海相泥岩（s1）顶。根据古生物化石组合规律及岩性特征，自下 而上划分为山西组、下石盒子组、上石盒子组。各组之间以及和下伏太原组之间均为整合 接触。其中山西组、下石盒子组、上石盒子组为含煤地层。根据沉积旋回、煤岩层特征及 其组合规律划分为七个煤段，其中山西组为二煤段，下石盒子组划分为三五煤段，上石 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 4 页 盒子组划分为六八煤段。 1）下统山西组（p1sh） 上界止于 k4 紫斑泥岩底面，厚度 84.71136.32m，平均 102.70m。与下伏太原组地 层整合接触。主要由深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、中细粒砂质及煤层组成，为本井田 主要含煤地层之一。含煤 23 层，自下而上为二 1二 3 ，其中二 2 煤层全区普遍可采。 下部为灰深灰色泥岩、砂质泥岩及中、细粒砂岩，含极不稳定薄煤 1 层（二 1） 。砂岩以 石英为主，长石次之，泥质胶结，局部含黄铁矿散晶，交错层理发育；泥岩含植物化石。 中部主要由粉砂岩、砂质泥岩、泥岩组成，夹薄层细砂岩，含全区稳定可采煤层二 2 煤。 二 2 煤底板富含植物根部化石，可见波状层理及脉状层理；二 2 煤顶板为砂质泥岩或中 细粒砂岩（s2 ，与予西大占砂岩相当） ，为本区辅助标志层。上部主要由中细粒砂岩、砂 质泥岩夹薄层泥岩组成。顶部为含紫色斑块泥岩、具鲕粒，俗称小紫泥岩。 2）下统下石盒子组（p 1x） 上界止于田家沟砂岩（k7）底面，与下伏山西组呈整合接触，厚 319.31541.49m， 平均厚 428.16m。据其岩性特征自下而上可分为三煤段、四煤段和五煤段。 3）上统上石盒子组（p 2s） 自 k7 中粒砂岩底至“平顶山砂岩”底， 地层厚约 350m， 与下伏下石盒子组呈整合接触。 主要由灰绿色、灰色、紫花色泥岩、砂质泥岩、砂岩、煤线组成,据煤、岩层组合特征分为 六、七两个煤段。井田内主要残存六煤段地层,西外缘残存有七煤段地层。 （4）新生界（kz） 1）新近系（n） 本系地层平均厚度 16.78m，与下伏地层呈角度不整合接触。主要由弱固结半固结的 灰绿色粘土、砂质粘土组成，偶夹粉、细粒薄砂层，局部可见泥钙及粉、细砂胶结的砂卵 石，粘土中夹有姜石；底部常发育粘土层。顶界以上覆第四系底部的深黄色细砂层底面为 界。 2）第四系（q） 本系地层呈近水平状，平均厚度 135.24m，与下伏上第三系呈角度不整合关系。顶部 为松散的土黄色粘土；中下部以土黄色灰绿色粘土，砂质粘土及淡黄色粉、细砂层为主， 局部含钙质结核及砾石，不固结或微弱固结状。粉细砂层以石英为主，长石次之，并含少 量白云母碎片及暗色矿物，透水性较强。 1.2.3 地质综合柱状地质综合柱状 地质综合柱状如图 1.2 所示。 1.2.4 井田地质构造井田地质构造 本矿井位于永城复式背斜东翼。地层倾向基本为 nnwnne 向，倾角平缓，浅部一 般 610，向深部变缓为 46，局部因构造变形可达 15；其形态总体为向近北倾斜的 单斜构造，局部发育一些次级小波状起伏。井田内褶皱构造不发育，构造以断裂为主，中 南部正、逆断层均有表现，多为 ne 向至 nnw 向，少数为 nne 向；北部以正断层为主， 基本为 nne 向至 ne 向。断层差/长比较小，一般小于 1/50，为本井田断层的重要特点。 据井下揭露及二维、三维地震勘探，井田小构造比较发育，主要为 nnw 向及 nnene 向。本矿区构造复杂程度为中等。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 5 页 （1）褶曲 1）前松向斜：为一向 nnw 倾伏、两翼基本对称的宽缓向斜。轴部位于 408 孔和苗 4 孔一线，即前松村庄一带，向南延伸至 403 孔南部消失，向北至苗 4 孔北部消失，向斜轴 线南北长约 2.1km。两翼地层倾角 812。向斜东翼与东区背斜西翼共用。轴部因受 f4 断 层的切割，局部地层倾角达 15，破坏了地层的连续性。该向斜由井下巷道、钻孔及三维 地震勘探控制，依据可靠。 2）东区背斜：轴部位于本矿东部 505 孔一带，为一向 nnw 倾伏、两翼基本对称的宽 缓背斜。轴线与前松向斜近于平行，向南、北分别延伸至 508 孔东部及张庄与黄药店之间， 长约 1.8km。两翼地层倾角 611。背斜西翼与前松向斜东翼共用，背斜东翼向东延伸至 安徽省刘桥井田。该向斜由钻孔及三维地震勘探控制，依据充分可靠。 （2）断层 1）主要断层 新庄煤矿区内发育的主要断层 3 条，除 f4 为逆断层外，其余均为正断层。矿区发育 的主要断层详见表 1.1。 表表 1.1 主要断层特征及控制情况一览表主要断层特征及控制情况一览表 断 层 名 称 代 号 性 质 产状 落差 长度 （km） 控制工程 可 靠 程 度 走向 倾角 倾角 黄 饭 棚 断 层 f4 逆 断 层 nnw nee 40 0 15 3.0 二2煤 11051、11091 等工作 面风、机巷及东翼轨道、皮 带巷揭露，三维地震剖面有 明显反映，408、403、501 等钻孔穿过。 可 靠 f25 正 断 层 ne nne nw 70 77 0 20 4.3 二 维 地 震 sl01 、 sl03 、 sl04 、sl05、sl07、sl09 及 sl11 测线和三维地震控 制 可 靠 屈 庄 断 层 f27 正 断 层 nne see 70 0 25 3.7 631孔及3238孔穿见， 二2 煤 21111、21111 下工作面巷道 揭露；深部二维地震 sl03、 sl05 及 sl07 测线及三维地 震控制 可 靠 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 6 页 图 1.2 地质综合柱状图 1.2.5 井田水文地质井田水文地质 新庄煤矿西部以走向近南北、倾向西、东盘上升西盘下降、落差 250180m 的王庄正 断层为边界，造成矿井内二 2 煤层、三 2 煤层与西盘（下降盘）下石盒子组上部砂、泥岩 地层相接，该断层基本上为一条阻水边界断层，但葛店煤矿 1999 年发生突水事故后，水 位大幅度下降，影响到新庄煤矿东邻淮北刘桥二矿之长观孔太灰水位下降了 20m，说明太 灰含水层之水压差显然增大后，造成了王庄断层局部导水。矿井东部与刘桥二矿间为一条 人为边界，实际上新庄、刘桥二矿同处于一个统一的水文地质单元内。矿井南部边界为煤 层露头线，属于一个弱补给边界。矿井北部边界属于无限边界。 含水层 新 柱 状 1:2000 岩 性 描 述 标 志 层 号 称 代名 组 煤 大最 （m） 一般 累深 地质时代 组系 界 最小 厚度 界 生 三6 三5 三4 三3 三2 三1 三7 三 煤 k4组 二 煤 层 二2 k2 一 一10 一9 一8 一7 一6 一5 一 一3 一2 一1 煤 组 家马 组沟 中奥 陶系 组 太 原 组 西 山 下 石 盒 子 组 系 炭 石 上 系 合于太原组之上，厚度一般在112.21米左右。 层组成，泥岩为深灰色，致密，上部含铝质及不甚发育的 交错层理发育。含炭质条带或泥岩块，砂岩为灰-灰白色 细中粒结构，以石英长石为主，含少量暗色矿物，层面有云母 片，含菱铁矿2-3层，但层位不稳定。 中下部含二1-二3三层煤，其中二2煤层稳定可采为本区 主要勘探对象之一，厚度变化2.00-4.50米，平均厚度为 plagizamitesoblongifolias长椭圆叶 斜似查半亚。 本组连续沉积于山西组之上，上以k砂岩底板为界。 岩呈灰黑色，含植物化石，砂岩为灰色，含少量云 岩性主要由泥岩、砂岩、砂质泥岩及煤层互层，泥 底部k4标志层为灰白色，具鲡状结构，厚度 平均厚度为.米，本组含煤层，其中二为主要勘 探对象之一厚度.-.米，平均为.米 三与三煤局部可采，三与三煤结构复杂为偶尔 可采，三、三层薄不稳定，无经济价值。 cordaites prlnlipadis (gern)h、b、gein首要柯达特。 含化石：sphenophyllum sp楔叶、gigantoptems 顶部以铝土泥岩（k4）之底板与下石盒子组分界，正 岩性特征：主要由泥岩、砂质泥岩与砂岩互层及煤 3.08米，含化石：pecopteris sp栉羊齿 鲕粒，下部含植物化石较多，砂质泥岩为灰色成灰黑色 母，含菱铁矿-层，品位虽高，但层薄不稳定。 sp大羽羊齿，anhniaria gracite scews halle纤细轮叶 二3 k3 k1 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 7 页 矿井各含水层（组）基本与区域含水层相一致，按其储水空间，水力性质及富水性可 分为三大类，对主要可采煤层井巷充水的主要含水层（组）共有九层（组） 。 （1）新生界松散孔隙水含水组 矿井内新生界松散沉积物以冲积、湖积为主，沉积旋回稳定，由砂、含砾砂及粘土、 砂质粘土等组成；受古地形控制其沉积厚度在南部 135155m，中南部稍薄约 130m，中 北部最厚为 160180m，第四系各含水组（含含）其含水砂层的粒度自上而下有变 粗的趋势；其水交替速度、迳流条件和富水性则有自上而下由强变弱的规律；水质则自上 而下逐渐变差，矿化度相应地逐渐增高。 （2）二迭系砂岩裂隙承压水含水层（组） k5 砂岩与三 2 煤顶板砂岩裂隙含水组：指三 2 煤层顶板以上至四煤段下部 k5 砂岩， 含水组主要由 36 层细粒砂岩组成，累厚 9.8662.55m，平均 33.25m，含水层垂直裂隙 较发育，裂面多充有方解石脉或硅质薄膜，构造带岩芯较破碎。k5 砂岩抽水试验资料，水 位标高114.40m，单位涌水量 0.0610.172l/sm，渗透系数 0.5090.9814m/d，水化学类 型为 so4hco3k+na，矿化度 2.62g/l。三 2 煤顶板 60m 范围内砂岩含水层平均厚度 18.74m，为三 2 煤顶板直接充水含水层，钻孔抽水试验资料：水位标高+26.71m，单位涌 水量0.031l/sm， 渗透系数0.0855m/d， 水化学类型为so4clhco3k+na， 矿化度1.628g/l。 含水组属中等偏弱含水层。地下水主要接受侧向迳流补给，迳流迟缓，部分充入三 2 煤巷 道，部分排出界外。 二 2 煤层顶板砂岩裂隙含水组：含水段从二 2 煤层顶板至三 1 煤层底板，厚约 87m， 含水层为其间的细、中粒砂岩，以细粒砂岩为主，共发育砂岩含水层 28 层，其中比较 稳定的仅 23 层，含水层累厚 4.2650.80m，平均 20.00m。二 2 煤层顶板 60m 范围内砂 岩含水层平均厚度 7.46m，为二 2 煤顶板直接充水含水层。含水层裂隙不很发育，仅局部 发育有垂直裂隙，裂面充有硅质或钙质，岩芯较破碎。据钻孔的抽水试验资料，单位涌水 量 0.0515l/sm，渗透系数 0.4604m/d；水化学类型为 so4hco3k+na，矿化度 2.557g/l。 含水组富水性弱，主要接受断层水补给，亦有少量属侧向迳流而来，矿区地下水迳流微弱， 主要排泄途径为向二 2 煤井巷充水，亦有少量迳流出界外。 （3）灰岩岩溶裂隙承压水含水层（组） 太原组上段灰岩岩溶裂隙含水组：由 l7 灰岩底界至 k3 灰岩顶界的 l7l13 共七层 灰岩组成，其中 l7l9（或 l8l10）三层灰岩全区发育且稳定，含水层累厚 13.21 52.99m，平均 26.01m。上距二 2 煤层间距 55.29m。含水层属于生物碎屑灰岩，含有较多 燧石团块或结核，其裂隙较发育，多被不规则网状方解石脉充填，裂缝中偶见方解石晶体， 岩溶不发育，偶见小溶洞。钻孔抽水试验原始水位标高+10.27+10.61m，单位涌水量 0.0004613.690l/sm，渗透系数 0.0022416.839m/d，水化学类型为 so4hco3k+na 及 so4k+naca 型水，矿化度 2.273.77g/l。含水组属于强富水含水层，但富水性不均一， 各单层灰岩间无稳定的隔水层存在，各层间水力联系密切。地下水主要接受东部的侧向迳 流补给，在南部隐伏露头区亦会接受上覆孔隙含水层的少量补给，自然状态下也会接受下 伏岩溶水（太灰下段及奥灰水）的少量越流补给，但在矿井强排水时（如突水、放水试验 等） ，本含水层水位大幅下降，其越流补给量亦会显著增加。地下水的主要排泄途径为矿 井排水，亦有少量地下水越过边界，迳流出界外。含水组为二 2 煤层底板间接充水含水层， 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 8 页 是矿井突水的主要含水层，对矿井生产造成严重威胁。 隔水层 主要隔水层（段） （1）二迭系砂岩裂隙水各含水组间隔水层 二 2 煤底板隔水层（段） ，上起二 1 煤层底板下止 k3 顶界，厚 41.5565.75m，平均 厚 55.29m。隔水段中上部为一套厚约 40m 以泥岩为主夹 23 层中、细砂岩地层组合；下 部为 c3t 顶部厚约 15m 的海相泥岩与山西组底部的深灰色泥岩组合而成的联合隔水层 （段） ，其中上部所夹之中细砂岩增加了隔水段的抗压强度，下部致密海相泥岩组合又提 高了隔水段的防渗性能，形成一套理想的隔水段。 （2）岩溶裂隙含水层间的隔水层 太原组中段砂泥岩层隔水段：上起 l7 灰岩底界下止 l4 灰岩顶界面，厚约 30m。由一 套泥岩、 砂质泥岩、 细砂岩及煤线等地层组合而成， 有时其中部夹二层薄层灰岩 （l5、 l6） ； 本段层位较稳定，它隔断了太原组上、下段岩溶裂隙水间的水力联系。 本溪组铝土质泥岩隔水层：厚 1.6410.98m，平均厚 6.31m。本隔水层属于区域隔水 层，正常情况下大范围内隔水效果较好。但由于厚度变化大，在其厚度变薄或尖灭处，隔 水效果大大降低，在构造交汇及构造复合部位隔水层裂隙较发育，将会导致、含水层 间产生一定水力联系。 边界断层的导水性 黄饭棚逆断层（f4） ：该断层走向 nnw，倾向 nee，倾角 40，落差 40m。断层破碎 带较宽，其中北段在钻孔揭露时有漏水现象，断层向 nnw 延伸到矿井中部东西向构造带 处尖灭，放水试验时亦发现无阻水现象，推测断层北段是导水的 井田涌水量 据矿井地质资料，井田最大涌水量为 300m3/h，正常涌水量为 252m3/h。 1.3 煤层特征煤层特征 1.3.1 煤层埋藏条件煤层埋藏条件 本区属秦岭纬向构造之东延伸部分，与新华夏系反复接合。在区内形成永城背斜。背 斜轴在芒山柏山一线，呈东北 15方向，在永城葛店至安徽百善一带形成帚状构造。新庄 井田构造属百善帚状构造的一部分。因而，其构造形态亦受帚状构造所控制。地层倾向北 北西至北北东，倾角 810，向深部倾角变缓为 45，其规律是：在- 200m 水平以上为 12左右；在- 200m- 650m 水平逐渐变为 54。沿走向的倾角变化是：走向的倾向变化 和沿倾向的倾角变化，形成了次一级的舒缓状褶曲，其轴向与区域形态一致，即由北北西 至近于北。整个井田为单斜构造。 1.3.2 可采煤层特征可采煤层特征 本井田煤系地层总厚 760m，含煤 27 层。其中可采煤层为山西组二 2 煤、下石盒子组 的三 2、三 3、三 5 煤，共计四层。其中二 2 煤层为本设计的主采煤层。 矿井主要可采煤层二 2 煤赋存于山西组中下部，上距 k4 铝质泥岩 35.0m。煤层厚度 3.24.50m，平均 4.2m，煤层偶含 1 层夹矸，结构简单，为全区可采厚煤层。区内煤层赋 存底板标高- 130- 835m，埋深 161m867mm。二 2 煤层煤类为无烟煤，煤层层位稳定， 结构简单，为全区可采中厚煤层，厚度变化较小。主要煤层特征表见表 1.2 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 9 页 表表 1.2 可采煤层特征表可采煤层特征表 煤 组 煤 层 一 般 厚 度（m） 煤层结构 顶底板岩性 稳 定 性 可 采 程 度 倾角（） 容重 （t/m3） 夹 石 层数 夹石厚 度 顶板 底板 下 石 盒 子 组 三 5 01.90 普 遍 含 一 层 夹 石 一般为 0.3m 左 右 泥岩或砂 质泥岩 泥岩 较 稳 定 局 部 不 可 采 5左右， 近露 头处变陡， 为 10左右 1.43 1.11 三 3 01.70 一 般 含 一 层 夹 石 厚 0.3m 左右 泥岩 泥岩 不 稳 定 局 部 可 采 5左右， 近露 头处变陡， 为 10左右 1.43 1.01 三 2 02.80 无 夹 石 砂岩 泥 岩 和 砂 质 泥 岩 较 稳 定 可 采 5左右， 近露 头处变陡， 为 10左右 1.43 1.83 山 西 组 二 2 0.88 4.43 无 夹 石 泥岩、砂 质泥岩有 时为砂岩 泥 岩 和 砂 质 泥 岩 不 稳 定 可 采 5左右， 近露 头处变陡， 为 10左右 1.43 1.3.3 煤层围岩性质煤层围岩性质 （1）二 2 煤层顶板：二 2 煤层老顶直接压煤的钻孔 26 个，占 46%，岩性为中细粒石 英砂岩，硅质胶结，致密坚硬，厚度 2.2013.71m，平均 5.74m。岩芯呈长柱状，据 304 孔试验，单向抗压强度 737kg/cm2，顶板为稳定坚硬类型。但在断层附近裂隙发育，强 度降低，开采时可能出现坍塌、掉块。 见煤层伪顶的钻孔 17 个，占 30%，岩性为炭质泥岩或泥岩，厚 0.150.70m，采煤后 即剥落，属于不稳定型顶板。直接顶与煤层直接接触的钻孔 13 个，占 24%，岩性主要为 泥岩或砂质泥岩，厚 39m，裂隙不发育,岩芯多呈柱状，属于中等稳定类顶板。 （2）二 2 煤层煤层底板：除少数钻孔见 0.20.5m 厚的伪底外，其它钻孔均发育砂质 泥岩或泥岩直接底，以及粉砂岩或砂质泥岩老底。其分层厚度较大，大部分属于松软类底 板。 综合所述，二 2 煤层顶、底板稳定、容易管理。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 10 页 1.3.4 物理性质及煤的特征物理性质及煤的特征 （1）物理性质 本井田二 2、三 2、三 3 及三 5 煤均呈灰黑色，略带钢灰色，金刚似金刚光泽，灰 黑色条痕，阶梯状，参差状断口，条带状、线理状结构，层状及块状构造，其中二 2 煤层 上、下部多呈块状，中部为粒状或粉状 （2）煤岩特征 二 2 煤：以亮煤为主，镜煤次之，暗煤及丝炭含量较少，属光亮型煤。外生裂隙发育。 镜煤内生裂隙发育。煤层原生结构大部分因构造作用而破坏，裂隙面纵横交错。煤层底部 之暗煤中分布有黄铁矿晶粒,顶部裂隙中充填有方解石脉。镜下鉴定二 2 煤以有机组分为 主，占 90.08%，其次为无机物质，为 9.92%，见表 4.21。有机组分以镜质组为主，反射 光下呈灰白色，不具突起；其次为惰质组和壳质组，突起较高。镜质组物质常胶结着惰质 组或壳质组物质。无机组分以粘土矿物为主，常表现为侵染状，薄层状及透镜状；碳酸盐 含量较少。 1.3.5 煤的工业用途煤的工业用途 本矿区二 2 煤属低水、低灰、特低硫、特低磷，高热值、高热稳定性、中等可磨、中 等结渣、中等软化温度，易选之无烟煤三号。本矿煤炭是良好的氮肥用煤和民用燃料，以 及水泥、火电、砖瓦、食品等工业用煤。块煤可用制造合成氨半水煤气，粉煤可用为悬浮 床气化炉用煤；洗选精煤可用为烧结矿用煤及高炉喷吹用煤，还可用开启式电石炉生产电 石用煤。 1.3.6 煤的含瓦斯性煤的含瓦斯性 二 2 煤层：采样深度在 289.80m781.69m，ch4 成分为 10.0896.48%，ch4 含量 0.14ml/g15.79 ml/g。 历年瓦斯相对涌出量 ch4 为 1.01m3/t5.06m3/t， co2 为 0.95m3/t 4.30m3/t；瓦斯绝对涌出量 ch4 为 0.7221.81m3/min，co2 为 0.7414.91m3/min；相对 涌出量和绝对涌出量大致呈随着开采深度的增加而增大的趋势。历年瓦斯鉴定、本矿井均 为低沼气矿井。 1.3.7 煤尘的爆炸性煤尘的爆炸性 据 2005 年煤炭科学研究总院抚顺分院井下煤样煤尘爆炸性测试结果，见表 6.210。 本矿二 2、 、三 2 煤均为不爆炸煤层。 1.3.8 煤的自然发火倾向煤的自然发火倾向 本矿各煤层着火温度（t1）为 389405，还原样与氧化样燃点差（t）一般为 318；另外，本矿及邻矿自生产以来，从未发生过煤层自燃现象。由此可见，本矿各 煤层不具有自燃倾向。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 11 页 2 井田境界和储量井田境界和储量 2.1 井田境界井田境界 2.1.1 井田井田划划分的分的依据依据 在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合 理的开发。煤田范围划分为井田的原则有： 1、井田范围内的储量，煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应； 2、保证井田有合理尺寸； 3、充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等； 4、合理规划矿井开采范围，处理号相邻矿井间的关系。 2.1.2 井田井田范范围围 煤矿东部及北部以人为边界与安徽省皖北矿务局刘桥二矿分界，西以王庄断层（f21） 与葛店煤矿毗邻，南至煤层露头线。井田东西长约 3km，井田平均水平宽度为 2.8km，南 北长约 8.6km，面积 24.08km2。开采深度标高为- 140- 820m。层的倾角最大为 12，最小 为 4，东部平均为 5。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 12 页 图 2.1 井田境界示意图 - 160 - 18 0 - 2 00 - 2 20 - 2 40 - 2 60 - 260 - 220 - 240 - 280 - 28 0 - 300 - 300 - 320 - 320 - 340 -34 0 - 360 - 3 60 - 380 -38 0 - 4 0 0 - 400 - 4 2 0 -42 0 - 4 40 - 440 - 460 - 460 - 4 60 -4 80 - 4 80 - 4 80 - 500 -5 00 - 500 - 5 2 0 -520 - 5 2 0 - 540 -540 - 540 - 560 - 560 - 5 60 -58 0 - 580 - 580 - 600 - 600 - 60 0 - 62 0 - 620 - 6 20 - 640 - 640 - 640 - 660 - 660 - 660 - 680 - 680 - 680 - 700 - 700- 700 - 700 - 7 20 - 720 - 400 - 44 0 -42 0 -38 0 - 3 60 - 340 - 2 00 - 240 - 140 - 140 - 160 - 180 -180 - 180 - 200 - 200 - 200 - 220 - 220 - 220 - 240 - 240 - 260 - 280 - 300 - 320 - 340 - 3 60 -3 80 - 400 - 42 0 - 4 4 0 - 460 - 4 80 - 5 00 - 5 20 - 560 - 600 - 580 -540 - 620 - 640 - 6 60 - 6 80 - 700 -78 0 - 760 - 740 - 8 00 - 82 0 - 820 - 800 - 800 - 780 - 78 0 -7 60 - 760 - 740 - 740 - 740 - 740 - 740 - 740 - 720 - 700 - 680 - 660 -6 40 - 620 - 6 00 - 580 - 5 6 0 - 540 -52 0 - 500 - 480 - 460 - 440 - 420 - 400 - 38 0 - 360 - 340 - 32 0 - 3 0 0 - 280 - 260 - 72 0 - 720 - 720 -700 - 70 0 -700 - 680 - 680 - 6 80 - 64 0 - 660 - 660 - 660 - 640 - 620 - 620 - 600 - 600 - 580 - 580 - 560 -5 60 - 540 - 520 - 500 - 4 80 - 460 - 4 40 - 420 - 4 00 - 380 - 360 - 3 4 0 - 320 - 300 - 280 - 260 - 6 80 - 700 - 680 - 660 - 660 -64 0 - 160 - 1 60 - 140 - 1 40 - 140 - 1 60 - 180 - 120 - 12 0 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 13 页 2.2 矿井工业储量矿井工业储量 2.2.1 储量计算基础储量计算基础 1.根据新庄井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算； 2.依据煤炭资源地质勘探规范关于化工、动力用煤的标准：计算能利用储量的煤 层最低可采厚度为 0.8m，原煤灰分不大于 40%。计算暂不能利用储量的煤层厚度为 0.5m； 3.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； 4.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； 5.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。 6.煤层容重：1.43t/m3。 2.2.2 井田地质勘探井田地质勘探 1996 年 6 月1997 年 5 月，河南煤田地质局物探测量队在完成矿井二 2 煤 13 采区三 维地震、深部扩大区二维地震勘探的基础上，全面收集井田地质勘探资料、矿井开采资料， 采用钻探、地震勘探与地球物理测井等资料互相验证、相互补充的综合分析方法，于 1997 年 5 月编制完成了河南省永城矿务局新庄煤矿矿井地质报告 。 原矿井地质报告对井田的地质条件进行全面系统地分析研究，取得了如下成果： 按区域地层划分方案，重新确定了太原组与山西组以 k3 灰岩之上的一层黑色海相 泥岩（s1）之顶面为分界。 根据地震勘查资料，并结合钻孔和矿井开采资料，对井田构造进行了全面分析，特 别是对深部构造形态和 f21 、f7 、f106、 f26 及、f27 等断层有了更确切的认识。 对主采煤层二 2 及三 2 煤、部分可采煤层三 5 煤及局部可采煤层三 3 煤的层位、 厚度、结构及厚度变化规律进行了分析。确定二2 、三2 煤全区稳定或较稳定，结构简单、 平均厚度分别为 2.73m 和 1.87m；三5 煤全区层位比较稳定，仅部分可采，常含一层夹矸， 平均厚度 1.33m；三3 煤不稳定，局部可采，平均厚度 0.79m。 对二 2 、三 2 煤 的煤质特征进行了分析评价，确定二 2 煤属中低灰、特低硫、 较高发热量之易选三号无烟煤；三 2 煤为中灰、较高发热量之中等难选煤三号无烟煤； 三 5 、三 3 煤属多为富灰、中高发热量之三号无烟煤。 对井田水文地质条件、矿井充水因素进行了分析，确定二 2 煤水文地质类型为三类 二型，即水文地质条件中等的矿床，在- 600m 水平以浅太原组灰岩水一般不会发生突水或 底鼓， 但遇较大的张性断层和- 600m 水平以深， 太组灰岩水将对矿井生产形成威胁； 三 2 煤 水文地质类型为二类一型,即水文地质条件简单的矿床。 计算- 500m 水平以浅三 2 煤层顶板 涌水量为 806m3/h、二 2 煤层顶板涌水量为 848m3/h 及二 2 煤层底板涌水量为 1736m3/h。 对主采煤层的、底板工程地质特征进行了评价。二 2 煤层顶、底板稳定，容易管理； 三 2 煤层顶板比较稳定，底板稳定，均容易管理。根据钻孔瓦斯测试资料及矿井瓦斯鉴定 资料，确定该矿井属低瓦斯矿井，二 2 煤- 500、三 2 煤- 450m 以浅为瓦斯风化带，以深为 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 14 页 沼气带,煤层瓦斯含量有随煤层埋深增大而增高的变化的趋势。确定二 2 、三 2 煤均为无 煤尘爆炸性和无自燃倾向。 本区为正常地温区,浅部局部地温异常地温梯度3/100m， 二 2 煤- 500m 水平以深有高温区。 采用地质块段法和等高线法相结合的方法进行了储量计算。 共获得二 2、 三 2、 三 3、 三5煤累计探明储量12965万吨， 其中二2 煤动用储量441万吨； 保有储量a+b+c级12524 万吨，其二 2 煤保有储量 a+b+c 级 6694 万吨；三 2 煤保有储量 a+b+c 级 5016 万吨； 三 3 煤保有储量 c 级 139 万吨；三 5 煤保有储量 675 万吨。 2.2.3 面积计算面积计算 矿井主采煤层为二 2 煤层，采用地质块段法。煤层面积计算，根据地质勘探情况，将 矿体划分为五个块段，在各块段范围内，用算术平均法求得每个块段的面积，煤层总面积 即为各块段面积之和。块段划分如图 2. 表表 2.1 新庄煤矿二新庄煤矿二 2 煤层储量计算表煤层储量计算表 地 质 块 段 号 块段投影面 积(m2) 平均 倾角 （） 弧度 块段实际 面积(m2) 平均 煤厚 （m ） 容重 (t/m3 ) 块段储量 (t) 1 2920224.76 6 0.104666 667 2936293.7 95 4.2 1.43 17635380. 53 2 7315519 7 0.122111 111 7370401.2 34 4.1 1.43 43212662. 44 3 2984676.47 5 0.087222 222 2996065.8 56 4.2 1.43 17994371. 53 4 5102308.72 6 0.104666 667 5130385.0 43 4.3 1.43 31546737. 63 5 5606647.78 4 0.069777 778 5620324.7 36 4.2 1.43 33755670. 37 总 计 23929376.73 24053470. 66 14414482 2.5 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 15 页 - 160 - 1 80 - 200 - 22 0 - 2 40 - 260 - 260 - 220 - 240 - 280 - 280 - 300 - 300 - 320 - 3 2 0 - 340 - 3 40 - 360 -360 - 380 - 380 - 400 - 400 - 42 0 - 4 20 - 440 - 440 - 4 6 0 - 4 60 - 460 - 4 80 - 48 0 - 4 80 - 500 - 50 0 - 500 - 520 - 52 0 - 520 - 540 - 54 0 - 5 4 0 -5 6 0 - 560 - 560 - 58 0 - 5 80 - 5 80 - 60 0 - 600 - 600 - 62 0 - 620 - 620 - 640 - 640 - 640 - 6 6 0 - 660 - 660 - 680 - 680 - 680 - 70 0 - 7 0 0 - 7 00 - 7 00 - 7 20 -7 2 0 - 400 - 440 - 42 0 - 3 8 0 - 3 60 - 340 - 2 0 0 - 240 - 140 - 140 - 160 - 180 - 18 0 - 180 - 200 - 2 00 - 200 - 220 - 2 2 0 - 220 - 2 4 0 - 240 - 260 - 280 - 300 - 320 - 340 - 3 60 - 380 - 4 0 0 - 4 20 - 440 - 46 0 - 4 8 0 - 5 00 - 5 20 - 560 - 60 0 - 580 - 540 - 620 - 640 - 66 0 - 680 - 700 - 7 80 - 7 6 0 - 740 - 80 0 - 8 2 0 - 8 20 - 8 0 0 - 80 0 - 780 - 780 - 76 0 - 7 6 0 - 740 - 740 - 740 - 740 - 7 40 - 740 - 720 - 700 - 6 80 - 660 - 64 0 - 62 0 - 600 - 5 8 0 - 5 60 - 540 - 52 0 - 50 0 - 48 0 - 46 0 - 44 0 - 42 0 - 4 00 - 380 -3 6 0 - 34 0 - 32 0 - 300 - 280 - 260 - 720 - 7 2 0 - 7 2 0 - 70 0 - 700 - 7 00 - 680 - 6 8 0 - 680 - 6 40 - 6 6 0 - 6 6 0 - 660 - 640 - 620 - 6 2 0 - 6 00 - 6 0 0 - 5 8 0 - 580 - 560 - 560 - 540 - 520 - 500 - 48 0 - 460 - 440 - 4 20 -400 - 3 8 0 - 360 - 34 0 - 320 - 3 00 - 2 80 - 2 60 - 680 - 700 - 680 - 660 - 660 - 64 0 - 160 - 160 - 140 - 140 - 1 40 - 160 - 1 8 0 - 12 0 - 1 20 1 2 3 4 5 图图 2.2 块段划块段划分分 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 16 页 2.3 矿井可采储量矿井可采储量 2.3.1 安安全煤柱全煤柱留设留设原原则则 1.工业场地、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不 留设保护煤柱； 2.各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。 岩层移动角为 73、66、74，表土层移动角为 45； 3.维护带宽度：工业广场维护带 20m； 4.断层煤柱宽度 50m； 5 井田境界煤柱宽度为 50m； 6 露头为 50m； 7 表土平均厚度为 31m； 5.工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五 条，工业场地占地面积指标见表 2.2。 则将工业广场定为长 450m，宽 300m。 表 2.2 工业场地占地面积指标 井 型（万 t/a） 占地面积指标（公顷/10 万 t） 240 及以上 1.0 120- 180 1.2 45- 90 1.5 9- 30 1.8 2.3.2 矿井永久保护煤柱面积损失 1.井田边界保护煤柱 井田边界保护煤柱留设 50 宽，则井田边界长 22239m 保护煤柱面积损失量为 1118074 平方米。 2.断层保护煤柱 断层煤柱留设 50m 宽，则断层保护煤柱面积损失量为：1041807 平方米。 3.工业广场保护煤柱 工业广场按级保护留围护带宽度 20m，工业广场面积由表 2.2 确定，取 13.5 公顷。 工业广场保护煤柱如图图 23。则工业广场保护煤柱面积损失为：1163392 平方米。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 17 页 图 2.3 工业广场保护煤柱 4.井筒保护煤柱 主、副井井筒保护煤柱在工业广场保护煤柱范围内，风井井筒保护煤柱在大巷保护煤 柱范围内，故井筒保护煤柱损失量为 0。各种保护煤柱损失量见表 2.3。 表 2.3 保护煤柱损失量 煤 柱 类 型 面积（平方米