煤业有限公司矿井三采区设计说明书.doc

矿业集团-矿井三采区设计 设计及检查人员名单 矿业集团矿业集团-煤业有限公司煤业有限公司 -矿矿井井三三采采区区设设计计 说说 明明 书书 矿业集团-矿井三采区设计 目 录 目目 录录 前前 言言1 第一章第一章 矿井概况矿井概况.5 第二章第二章 采区概况及地质特征采区概况及地质特征10 第一节 采区概况10 第二节 地质特征11 第三章第三章 采区准备采区准备.22 第一节 采区范围及储量22 第二节 采区生产能力及服务年限25 第三节 采煤方法26 第四节 采区布置39 第五节 巷道掘进49 第四章第四章 通风与安全通风与安全.62 第一节 瓦斯抽采62 第二节 通风系统68 第三节 煤层注水83 第四节 隔爆措施88 第五节 灾害的预防95 第五章第五章 采区生产系统采区生产系统 .109 第一节 运输系统及设备.109 第二节 排水系统及设备.121 第三节 压缩空气系统及设备.126 第四节 供水系统及设备.127 第五节 供电系统及设备.130 第六节 信号、通讯和照明系统及设备.137 第七节 监测监控系统及设备.138 第五章第五章 投资估算投资估算.142 第一节 投资估算.142 矿业集团-矿井三采区设计 目 录 第二节 资金筹措 .144 第六章第六章 采区设计主要技术指标采区设计主要技术指标 147 附录：附录： 1、设计委托书； 2、晋评审储字【2005】197 号山西省沁水煤田长子县-接替井勘探地质报告评 审意见书； 3、晋国土资储备字【2006】002 号山西省沁水煤田长子县-接替井勘探地质报告 矿产资源储量备案证明； 4、晋国土资储备字【2010】201 号山西省沁水煤田长子县-接替井补充勘探地质 报告矿产资源储量备案证明及评审意见； 5、晋煤瓦发20121378 号文，关于（矿业）集团有限责任公司-煤矿 3 号煤层矿 井瓦斯涌出量预测的批复（含评审意见书） ； 6、晋煤瓦发201356 号文，关于（矿业）集团有限责任公司-煤业有限公司-矿 井 3 号煤层瓦斯抽采设计的批复（含评审意见书） 。 附件：附件： 1、概算书； 2、附图。 矿业集团-矿井三采区设计 目 录 中煤-设计工程有限责任公司 附附 图图 目目 录录 序 号 图 名图 号备注 1三采区巷道布置及机械设备配备平面图J1614.2-163-1新制 2三采区巷道布置-剖面图J1614.2-163-2新制 3采煤工作面设备布置示意图J1614.2-157-1新制 4三采区通风容易时期网络图J1614.2-171-1新制 5三采区通风困难时期网络图J1614.2-171-2新制 6三采区通风容易时期立体图J1614.2-171-3新制 7三采区通风困难时期立体图J1614.2-171-4新制 8三采区避灾路线示意图J1614.2-166-1新制 9三采区运输路线示意图J1614.2-124-1新制 10三采区隔爆水棚布置示意图J1614.2-150-1新制 11井巷工程量表J1614.2-165新制 12三采区井下消防洒水平面图J1614.2-845-1新制 13三采区压缩空气管路系统图J1614.2-217-1新制 14井下供配电系统图（一）J1614.2-212-1新制 15井下供配电系统图（二）J1614.2-212-2新制 16井下供配电系统图（三）J1614.2-212-3新制 17井下供配电系统图（四）J1614.2-212-4新制 18井下调度通信系统图J1614.2-244-1新制 19安全监控系统图J1614.2-274-1新制 20安全监控井下平面布置图J1614.2-274-2新制 矿业集团-矿井三采区设计 前 言 中煤-设计工程有限责任公司 0 前前 言言 一、矿井概况一、矿井概况 -矿井位于潞安矿区西南部，为矿区规划的新建矿井之一，规划建设规模 5.0Mt/a， 该矿井隶属于矿业（集团）有限责任公司。井田地处长治市长子县，距县城 2.5km，距 长治市约 30km。井田总面积 95.3km2，由南北两区组成；南区面积 32.8km2，已取得采 矿权的范围，并完成精查勘探和储量备案；北部面积 62.5 km2，已取得国土资源部矿业 权设置。 矿井一期立足井田南区，建设规模 3.0Mt/a。-矿井采用立井单水平开拓，井筒及工 业场地位于南北两区接壤处的浅部，立足南区兼顾北区。2013 年 8 月 18 日，山西省发 改委以晋发改设计发20131809 号文对 “矿井（一期）初步设计”进行批复。2013 年 4 月 18 日，山西省煤矿安全监察局以晋煤安监一许201328 号文对“矿井（一期）安全专 篇”进行批复。 二、本次设计任务的由来二、本次设计任务的由来 -矿井投产验收完毕后，为了提高经济效益、降低生产成本，矿井生产能力将提升 至 5.0Mt/a，届时需要以“两个采区，两个综采面”保证矿井产量。目前，南翼尧神沟风 井工程和二采区建设已经启动，为矿井达产 5.0Mt/a 创造了条件。矿井首采的一采区，受 地面建构筑物和冲刷带影响，采区服务年限较短，根据矿井采掘衔接，三采区为一采区 接替采区。考虑三采区瓦斯、地质条件复杂，预计准备周期较长，结合一采区服务年限 较短，作为接续的三采区必须提前进行准备，以保证矿井投产后的稳产高产。 三、编制设计的依据三、编制设计的依据 1、设计委托书； 2、山西省煤田地质勘探 114 队 2005 年 12 月提交的山西省沁水煤田长子县-接 替井勘探地质报告 ； 3、山西省煤田地质勘探 114 队 2010 年 10 月提交的山西省沁水煤田长子县-接 替井补充勘探地质报告 ； 4、山西省煤田地质勘探 114 队 2007 年 8 月提供的-井田北区 3 号煤层底板等高线 矿业集团-矿井三采区设计 前 言 中煤-设计工程有限责任公司 1 及资源量估算图； 5、三采区局部三维地震勘探报告； 6、2015 年 10 月，-煤矿地测部编制的南翼三采区地质说明书 ； 7、2012 年 10 月，煤炭科学研究总院编制的-煤矿 3 号煤层瓦斯涌出量预测 ； 8、2012 年 12 月，中煤科工集团重庆研究院编制的-矿井 3#煤层地面瓦斯抽采 工程初步设计及批复（晋煤瓦发20121378 号文） ； 9、2013 年 6 月，矿业集团-煤业有限公司-矿井（一期）初步设计； 10、2013 年 3 月，矿业集团-煤业有限公司-矿井（一期）初步设计安全专篇； 11、相关规程规范及建设单位提供的有关资料。 四、设计原则四、设计原则 坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，遵循规程、规范、规定，结合矿井 实际情况，提出经济合理的采区巷道布置方案及工作面开采方案，完善采区安全技术措 施，将三采区建设成技术先进，安全高效的采区。 五、设计的主要技术特征五、设计的主要技术特征 1、三采区的设计生产能力为2.50Mt/a，设计可采储量为13.85Mt。按照储量备用系数 取1.3计算，三采区服务年限为4.26a。 2、采煤方法与工艺：采煤方法采用走向长壁采煤法，采煤工艺选用大采高一次采全 厚综采，全部垮落法控制顶板。三采区装备一个大采高综采工作面，工作面设计长度 200m。 3、掘进装备配备：1个煤巷综掘工作面，负责工作面巷道煤巷综掘；2个岩巷普掘工 作面，负责底板抽采巷和瓦斯高抽巷掘进。三采区采掘比为1:3。 4、主、辅运输：三采区主运输采用带式输送机。本矿井井下辅助运输采用无轨胶轮 车，矿井现有胶轮车运输监控系统一套，本次三采区设计在大巷内布置相应的信号系统， 并接入井下主传输系统。为了减轻无轨胶轮车人员运输量，在南翼集中带式输送机巷内 安装一部架空乘人装置，担负一部分人员运输任务。考虑三采区矸石量大，设计在南翼 集中进风巷铺设一条排矸带式输送机，矸石运至轨道石门附近的矸石仓，装矿车升井。 5、矿井通风方式为分区式，通风方法为机械抽出式。三采区通过主立井、副立井进 矿业集团-矿井三采区设计 前 言 中煤-设计工程有限责任公司 2 风，中央回风井回风。 6、采区排水 三采区工作面涌水流入采区水仓后，由采区排水设备排至井底车场，流至副井井底 主水仓，再由主排水泵站排至地面井下水处理站。 三采区排水泵房设计选用 MD450-604 型矿用耐磨多级离心泵 3 台，配 YB2 型隔爆 电动机,500kW,10kV,1480r/min。正常涌水时一台工作，最大涌水时两台工作。排水管路 为两趟 D2737 无缝钢管管路,正常涌水时，单泵单管运行,最大涌水时，两泵两管运行。 8、采区供电 三采区内设置有 1#采区变电所、2#采区变电所，电源线路均沿用原一采区 1#、2#变 电所电源，共计 6 回（含 2 回局扇专用电源） 。 三采区 1#采区变电所负责向综掘工作面、普掘工作面、采区排水泵房变电所供电。 三采区 2#采区变电所负责向综采工作面、南翼集中运输巷带式输送机、南翼集中进风巷 排矸带式输送机等配电点供电。 9、通信监控 为确保矿井正常生产和人身安全，提高生产效率，增强矿井现代化管理水平，随时 了解矿井在生产过程中的安全问题、全面掌握井下各种安全参数、机电设备及供电系统 等工况参数，做到对灾情的早期预报、自动处理，杜绝各种危害事故的发生，本矿已配 备煤矿安全监控系统。 为了提高矿井的管理水平，保证安全生产，提高矿井自动化水平，本矿已配备调度 通信及无线通信系统。为防止突发事件发生，需要紧急撤离时，指挥井下人员迅速、有 序、安全撤离危险区域，最大程度减少灾害影响和灾害救援过程中的次生影响，本矿已 配备应急广播系统。 10、投资概算 三采区建设项目总投资合计 103988.31 万元，其中：井巷工程费 87092.39 万元，设 备购置费 3392.19 万元，安装工程费 1336.27 万元，工程建设其他费用 710.89 万元，基 本预备费 9253.17 万元，建设期利息 2203.40 万元。 矿业集团-矿井三采区设计 前 言 中煤-设计工程有限责任公司 3 六、存在的主要问题及建议六、存在的主要问题及建议 1、根据建设单位要求，本次三采区按照 3 号煤层具有“煤与瓦斯突出危险性 ”进 行设计。建议在三采区具备鉴定条件时及时委托有资质单位对该区域进行“煤与瓦斯突 出危险性”鉴定。鉴定中应测定矿井突出危险性指标，并根据矿井突出机理和矿井防突 实践选择适合本矿井的突出危险性预测和检验指标，指导矿井防突工作。 2、由于矿井建井期间已按三采区最大瓦斯涌出时期设置瓦斯抽采能力，因此设计认 为矿井现有瓦斯抽采系统可满足三采区瓦斯抽采需要。建议矿井尽快开展煤层透气性系 数、百米钻孔初始瓦斯流量、瓦斯流量衰减系数、抽采半径等瓦斯参数的测定工作，根 据上述参数优化抽采钻孔布置，以指导矿井加强瓦斯防治工作。 3、现三采区所发现的断层和陷落柱均系三维地震勘探所探明，其位置、落差、大小 及导水富水情况可能会与实际情况有所偏差，要求在采掘工程接近构造区域时，应采用 “物探、钻探和化探相结合的综合探放水措施”，探明构造的导水富水性，并制定可靠的 防治水措施，确保矿井安全。 4、本次设计工作面巷道布置、工作面顺序接替与沿空留巷技术密切相关。目前，本 矿井尚未进行工作面回采，无沿空留巷相关经验。因此，矿井投产后应尽快开展“柔模 混凝土沿空留巷技术”的相关工作，确定该工艺对矿井条件的适应性，积累适合本矿井 的实践经验，为三采区的应用提供技术支撑。 矿业集团-矿井三采区设计 第一章 矿井概况 中煤-设计工程有限责任公司 4 第一章第一章 矿井概况矿井概况 1、矿井位置、隶属关系 -井田地处太行山脉中段西侧、山西省上党盆地西部，行政区划隶属于山西省长治 市长子县的南陈镇、大堡头镇和常张镇。矿井工业场地位于长子县南-村东北 100m 处， 距长治市约 30km，距长子县城 2.5km。本矿井隶属于矿业（集团）有限责任公司。 本区公路交通发达，长晋二级公路和长治晋城高速公路也由本区东部经过，井田 内有长（治）临（汾）公路，区内有长子屯留、长治长子间公路，乡村间简易公 路密如蛛网。矿井建设与生产期间的物资、设备经公路可抵达工业场地，公路运输条件 极为便利。井田东部约 10km 处有南北通过的太焦铁路，该线与本矿井相距最近的为西 南呈车站。矿井所产煤炭由太焦线北可至长治、太原、北京，南可至晋城、焦作、郑州 等地。 井田交通位置详见图 1-1-1。 2、现有井田开拓方式 -矿井采用立井开拓方式。 3、现有井筒及装备 目前，-矿井共有 5 个井筒，其中已投用的 3 个，均位于矿井联合工业场地，分别 为主立井、副立井和中央回风立井；在建的井筒 2 个，位于尧神沟风井场地，即尧神沟 进风井和尧神沟回风井。 主井净直径 6.5m，深 566.8m，其内装备一对 30t 四绳箕斗，方形钢罐道及罐道粱布 置。担负矿井煤炭提升任务，兼进风井；井筒内布置有梯子间和供水施救管路。 副井净直径为 8.2m，深 596.8m。井筒内并列布置两套提升设备：一套为一个 1.5t 矿 车双层四车非标加宽罐笼和一个 1.5t 矿车双层四车窄罐笼，宽、窄罐罐道间距 5.4m，宽 窄罐中心距为 2.23m，采用冷弯方管罐道，罐道固定在罐道梁上，罐道梁采用托架与井 壁固定；另一套为带平衡锤的可下长材料的交通罐笼，采用冷弯方管罐道和罐道梁，罐 道梁采用托架与井壁固定。井筒内还设有玻璃钢梯子间，并敷设有排水管、消防洒水管、 压风管路、动力电缆和信号电缆。 矿业集团-矿井三采区设计 第一章 矿井概况 中煤-设计工程有限责任公司 5 中央风井井筒净直径 7.0m，深 564.3m，其内装备封闭式玻璃钢梯子间和瓦斯抽采管 路，担负矿井回风，同时作为矿井的安全出口。 尧神沟进风井（在建）净直径 8.0m，净断面 50.27m2，井筒深度 612.5m（含 12m 临 时水窝） ，装备下井动力电缆，担负二采区和四采区工作面的进风任务。 尧神沟回风井（在建）净直径 7.5m，净断面 46.57m2，深度 599.5m，担负二采区和 四采区工作面的回风任务。井筒内布置封闭式玻璃钢梯子间和三趟瓦斯抽放管，作为矿 井的一个安全出口。 4、矿井开采现状 井田南区共划分为 5 个采区，分别为一采区、二采区、三采区、四采区、五采区。 目前，矿井一采区准备工程已经完成，1301 工作面综采设备已安装完毕，正在进行瓦斯 抽采工作；二采区准备工作正在进行。 5、生产能力 矿井批复生产能力（一期）为 3.00Mt/a；根据国家发改委批复的潞安矿区总体规划， 矿井最终规模为 5.0 Mt/a。 6、采煤方法及工艺 矿井基本采用走向长壁后退式采煤法，大采高一次采全厚综合机械化采煤工艺，全 部垮落法控制顶板。 7、采掘工作面配备 目前，矿井一采区布置一个大采高综采工作面，配备 4 个综掘工作面，采掘比为 1：4。 8、主、辅运输 主运输全部采用带式输送机，煤流从工作面到井底煤仓实现了连续运输。 辅助运输系统是以无轨运输为主，有轨与无轨并存。在井底车场、轨道石门、轨道 大巷、2#进风石门铺设钢轨，采用蓄电池电机车牵引各类矿车，主要用作车场调车及为 无轨胶轮车服务。采区及工作面采用无轨胶轮车运输方式。 矿业集团-矿井三采区设计 第一章 矿井概况 中煤-设计工程有限责任公司 6 李村井田 矿业集团-矿井三采区设计 第一章 矿井概况 中煤-设计工程有限责任公司 7 9、矿井通风 目前，矿井通风方式为中央并列式，二采区投用后，过渡为分区式。通风方法为机 械抽出式。 通风设备：中央风井 3 台 NMAF-3750/2135-1B 型轴流式风机，一台工作，一台备用,一 台检修；配套电动机为异步电动机，3800kW、740r/min、6kV。 10、瓦斯抽采 在矿井工业场地设置集中瓦斯抽放泵站，瓦斯抽采量为高负压 131.3m3/min，低负压 39.3m3/min。瓦斯抽采泵站设计安装 6 台 2BEC87 水环式真空泵，其中高负压系统 4 台泵， 2 台运转，2 台备用；低负压系统 2 台泵，1 台运转，1 台备用，高、低负压抽采系统的 备用泵可实现互为备用。 11、主、副立井提升系统 主提升设计选用 1 台引进的 54 多绳落地式摩擦轮提升机，配恒减速液压站，配套 电动机采用引进的交流变频调速同步电动机，额定功率 4400kW。 副井装备两套提升设备，钢罐道，一宽一窄 1.5t 矿车双层四车多绳罐笼，提升设备 选用 1 台引进的 4.54 型落地式多绳摩擦轮提升机，配恒减速液压站，配套电动机采用 引进的交流变频调速同步电动机，额定功率 1500kW。长材交通罐+平衡锤提升设备选用 1 台 2.54 落地式多绳摩擦式提升机，配恒减速液压站和行星齿轮减速器，配套交流变频 调速异步电动机，额定功率 615kW。副井两套提升设备布置在同一个提升机房内。 12、矿井排水 目前本矿井主排水泵站安装 5 台 MD420-907 型矿用耐磨多级离心泵，配 YB2 型隔 爆电动机,1120kW,10kV,1480r/min。正常涌水时一台工作，最大涌水时两台工作，水量 异常增加情况下四台工作。排水管路为三趟 DN300 无缝钢管管路,分段选择壁厚,正常涌 水时，单泵单管运行,最大涌水时，两泵两管运行，水量增加时，四泵三管运行，现有排 水设备满足要求。 +370m 井底车场还设置有抗灾强排系统，根据设防水量和排水高度，布置有 2 台 BQS550-630/9-1500/S 矿用隔爆型卧式潜水电泵，一台工作，一台备用，配套电动机 1500kW。 13、矿井压缩空气设备 矿业集团-矿井三采区设计 第一章 矿井概况 中煤-设计工程有限责任公司 8 矿井选煤厂设地面建集中空气压缩机站，布置 14 台 OGFD-250A 型螺杆式空气压缩 机，供矿井和选煤厂用风，矿井用风量 110.9m3/min。从洗煤厂空气压缩机站通过一趟 D2737 主管去往井下，管路沿副井井筒敷设。 14、矿井供电 矿井采用 110kV 电压等级供电，两回 110kV 电源如下：从 220kV 大堡头站新建 110kV 线路作为主供电源，采用 JL/G1A-300/25 导线，长约 6km；从 110kV 长子站新建 110kV 线路作为备供电源，采用 JL/G1A-300/25 导线，长约 5km，并更换上游长治西站 至长子站导线，长度 21km，采用碳纤维 ACCC-185/30185 导线。 工业场地设 110kV 变电站一座，主变选用 2 台有载调压电力变压器，主变选用 2 台 有载调压电力变压器，型号为 SFSZ10-50000 11081.25%/38.532.5%/10.5kV，采 用分列运行方式；单台主变运行时，主变负荷率为 66%，事故保证率 100%。本站主变室 外布置。 矿井工业场地内主要布置主立井、副立井等地面设施，根据负荷分布，设置 10 个 10kV 变(配)电点：主井井口房 10/0.4kV 变电所、锅炉房 10/0.4kV 变电所、行政区 10/0.4kV 变电所、生活区 10/0.4kV 变电所、机修间 10/0.4kV 变电所、瓦斯抽放站 10/0.4kV 变电所、选煤厂 10/0.69kV 变电所、主井提升机配电室、副井提升机配电室、 通风机房配电室、各变(配)电点均为双电源供电，供电电源引自矿井工业场地 110kV 变 电站。 15、水源 矿井水源引子长子县大京水源地，用水接口于长子县城鹿谷大街输配水干管，通过 输水管线接至工业场地调节水池，距离约 4km，管径为 DN200。为保证输水可靠性，输 水管敷设两趟 DN200 供水管。 井下消防、洒水采用合用的给水管道。由井下消防洒水水池引一趟 D2738 的无缝 钢管沿着副立井进入井下，静压供水。井下供水施救用水由地面生活给水管网接管经主 立井供至井下，供水管径 DN100。 16、通信监控 为确保矿井生产安全及科学管理，设计配置了安全生产监测监控以及计算机管理系 统。矿井在地面变电站、井下主变电所、综采工作面、主运输、通风机房、排水泵房等 矿业集团-矿井三采区设计 第一章 矿井概况 中煤-设计工程有限责任公司 9 环节可实现自动化控制，部分环节可实现无人值守。 矿业集团-矿井三采区设计 第二章 采区概况及地质特征 中煤-设计工程有限责任公司 10 第二章第二章 采区概况及地质特征采区概况及地质特征 第一节第一节 采区概况采区概况 一、采区位置一、采区位置 三采区位于-井田南区中部，东以小堡头、军营、尧神沟一线村庄煤柱为界，西以 西尧村煤柱为界，北暂定以南区井田边界为界，南以四采区大巷煤柱为界。三采区东邻 一采区及井底车场，西邻五采区、南邻四采区。 二、采区范围二、采区范围 三采区南北走向长约 2.04km，东西倾向宽约 2.19km，采区面积约 4.49km2，开采煤 层为 3 号煤层。 三采区位置及范围见图 2-1-1。 三、自然地理三、自然地理 1、地形、地貌 -井田南区位于太行山中段西侧的上党盆地西部，地形标高一般 +927.6+1061.7m，相对高差 134.1m。区内最高点位于中部的尧庙山上，标高为 +1061.7m，最低点位于西尧村村北的漳河河床，标高为+927.6m。 三采区内地形平缓，为低山丘陵地带，总的地貌形态是西北高，东南低；全区广为 第四系黄土覆盖。地面村庄及建构筑物较少。 2、水系及主要河流 漳河为区内主要河流，由西向东从井田中南部通过，河床宽 50200m，河深 0.51.0m。据历年观测资料：其最大流速 0.17m/s，最大流量为 489m3/s，含砂量最大为 172kg/m3，属海河水系。 井田内另一条河流为井田西南部的苏里河，由南向北流入漳河。苏里河河床宽 520m，河流流量受大气降水影响，随季节变化较大。三采区内有漳河由西南流向东北， 地面无大的水体存在。 3、气象 矿业集团-矿井三采区设计 第二章 采区概况及地质特征 中煤-设计工程有限责任公司 11 本区属大陆性气候特征。夏季午间较热，早晚凉爽，昼夜温差较大。春冬季多风， 气候干燥。据长治市气象资料：年平均蒸发量为 1406.5mm，年降雨量为 340.29832.9mm，平均为 595mm，降水多集中在 7、8、9 三个月。年平均气温 9.8， 日最高温度为 37.2，最低气温-29。每年 11 月至次年 3 月为结冰期，冻土深度一般 为 0.50.75m。 4、地震 据长治市地震局资料，晋东南地区除 1890 年武乡县曾发生过 5.5 级(烈度 7 度)地震 外，尚未发生过 4 级以上地震，而长治县、长治市及长子县发生的 3.5 级地震达十次以 上。根据中国地震动参数区划图“GB18306-2001”及建筑抗震设计规范 “GB50011-2010”的划分，本地区抗震设防烈度为六度，设计基本地震加速度值为 0.05g，设计地震分组为第三组。 第二节第二节 地质特征地质特征 一、采区地质一、采区地质 1、采区地层 三采区全部被第四系黄土覆盖，根据地质报告，本区地层由老至新依次为： 奥陶系中统上马家沟组（O2s） 钻孔最大揭露厚度为 21.27m，主要由深灰色石灰岩组成。 奥陶系中统峰峰组（O2f） 为含煤地层基底，井田内最大揭露厚度 146.33m。顶部为灰色石灰岩，富含黄铁矿； 上部为灰色石灰岩、角砾状石灰岩及泥质灰岩，夹灰白色白云岩和泥质白云岩，局部溶 洞发育，裂隙内充填有方解石脉；下部为浅灰色白云质灰岩，灰色浅灰色中厚层状石 灰岩、含泥灰岩，局部溶洞发育；底部含石膏条带或薄层。 石炭系中统本溪组（C2b） 本组厚 24.52m（3-4 孔）。主要为具鲕粒结构的浅灰色铝质泥岩，底部主要为含铁 (黄铁矿、菱铁矿)泥岩，局部可形成铁矿层(即“山西式铁矿”)。与下伏地层呈平行不整合 接触。 矿业集团-矿井三采区设计 第二章 采区概况及地质特征 中煤-设计工程有限责任公司 12 石炭系上统太原组（C3t） 本组厚 105.00106.71m，平均 105.86m。底部以 K1 砂岩与下伏地层整合接触。本 组为主要含煤地层之一。按岩性组合，本组可分为三段： 一段（C3t1）：K1砂岩底K2灰岩底，厚 21.11（3-4 孔）25.55m（ZK0-3 孔）， 平均 23.33m。主要由泥岩、铝质泥岩、石灰岩、泥灰岩及煤层组成。主要可采的 15 号 煤层位于其间。 K1为灰色细粒砂岩，成份以石英为主，硅质胶结，具小型交错层理，属河口沙坝沉 积。 二段（C3t2）：K2灰岩底K4灰岩顶，厚 33.00（ZK0-3 孔）34.44m（3-4 孔）， 平均 34.04m。主要由碳酸盐岩、泥质岩、砂质岩夹薄煤层组成。 K2为灰色厚层状石灰岩，生物屑泥晶结构。含燧石结核。 三段（C3t3）：K4顶K7底，厚 48.16（3-4 孔）65.02m（3-1 孔），平均 53.91m。由泥质岩、碎屑岩、碳酸盐岩及煤层组成。含不稳定煤层 57 层（10、9、8- 1、8-2、7、6、5、4 号），其中 9 号为局部可采煤层。 二叠系下统山西组（P1s） 本组厚 49.35（3-3 孔）69.05m（1-5 孔），平均 58.40m。以 K7砂岩与下伏地层整 合接触。本组为主要含煤地层之一。由各种粒度的砂岩、泥质岩和煤层组成。一般含煤 23 层。其中 3 号煤层位于本组下部为全井田稳定的可采煤层。 二叠系下统下石盒子组（P1x） 本组厚 50.40（4-5 孔）87.05 m（4-3 孔），平均厚 71.84m。顶部为灰、绿灰、紫 红色含铝泥岩，以具菱铁质鲕粒为特征(俗称“桃花泥岩”)，层位极为稳定。中上部为绿灰 色砂岩、深灰色泥岩、粉砂岩；下部主要为深灰灰黑色砂质泥岩、泥岩，局部为粉砂 岩，偶夹薄煤层。底部为浅灰灰白色中、细粒长石石英杂砂岩(K8)，局部为粗砂岩或粉 砂岩。与下伏地层呈整合接触。 二叠系上统上石盒子组（P2s） 本组厚 420.75（2-4 孔）527.80m（3-5 孔），平均厚 463.88m。据岩性组合特征可 分为下、中、上三段，底部以 K10砂岩与下伏下石盒子组整合。 矿业集团-矿井三采区设计 第二章 采区概况及地质特征 中煤-设计工程有限责任公司 13 下段(P2s1)：厚 147.50217.50m，平均 180.90m。以灰绿色(间夹紫红色团块)泥岩、 砂质泥岩为主，夹灰绿色砂岩。局部含菱铁质鲕粒。底部为灰白色灰绿色中、粗粒长石 石英杂砂岩(K10)，成分以石英为主，长石次之，底部含砾。 中段(P2s2)：厚 77.90122.70m，平均厚 98.43m。以灰白灰绿色砂岩为主，夹数层 紫红灰绿色泥岩、粉砂岩。底部为灰白色中、粗粒砂岩(K11)。 上段(P2s3)：厚 179.20237.25m，平均厚 184.55m。为紫红色、灰绿色泥质岩夹粉砂 岩，间夹灰白色砂岩。底部为灰白色中、粗粒含砾砂岩(K13)。 上统石千峰组（P2sh） 下段（P2sh1）：厚 103.85153.00m，平均厚 128.43m。以黄绿色中粒砂岩、粗粒砂 岩为主，夹紫红色泥岩。底部为厚层状的粗粒砂岩，含燧石结核。 上段（P2sh2）：厚约 70m，以紫红色泥岩为主，含大量不规则的钙质结核，俗称“淡 水灰岩”。 第四系（Q） 第四系全区广泛分布，为松散覆盖层，由老至新依次为： 中更新统(Q2)：厚 030m。上部为灰黄、棕黄色砂质粘土，常夹有 03 层棕褐、 褐红色古土壤层及黄白、灰黄色钙质结核层。下部常见棕红色粘土或棕黄色含砾砂质粘 土互层。底部具砾石层，与下伏地层呈角度不整合接触。 上更新统(Q3)：分布在河谷边缘阶地上，厚 015m。以褐黄、灰黄色含砂粘土、粉 砂质粘土、粘土为主，局部夹砂层，具大量孔隙，有白色菌丝及少量铁绣斑点。 底部具砾石层，与下伏地层呈角度不整合接触。 全新统(Q4)：分布于现代河床及沟谷中，厚 010m。主要由砾石、淤泥、砂组成。 与下伏地层呈角度不整合接触。 2、主要标志地层 本区范围内主要标志层为 K7、K8砂岩和 3 号煤层。 3 号煤层上距 K8砂岩 23.360.83m，平均 41.89m。主要为灰-灰白色细、中粒砂岩及 深灰色粉砂岩，泥岩组成。3 号煤下距 K7砂岩 8.4119.62m，平均厚 10.08m，一般为灰 色细、中粒砂岩，局部为粗砂岩或粉砂岩；另外 3 号煤层由于层位稳定，厚度大，其本 矿业集团-矿井三采区设计 第二章 采区概况及地质特征 中煤-设计工程有限责任公司 14 身就是一个很好的标志层。 二、采区构造二、采区构造 三采区整体为一走向近南北、倾向西的单斜构造，采区内褶曲较为发育。经三维地 震勘探，三采区范围内共发现断层 2 条，落差均小于 5m；陷落柱 5 个，规模较小，主要 集中在采区西南区域。以上构造均为三维地震勘探所得，落差、摆动方向可能会与实际 情况有一定的偏差，在开展采掘工程时应当引起注意。岩浆岩及古河床在三采区范围内 没有发育。三采区构造特征详见表 2-2-1。 矿井实际建设及生产至断层附近时，应采用“物探、钻探和化探相结合的综合探放水 措施”，探明断层是否具有导水性，保证矿井安全。 表 2-2-1 三采区构造特征表 产状（褶曲轴面） 编号 构造 性质 走向倾向倾角落差 实见位置及控 制情况 FX1 逆断层北 74西东南 70 0-5 米 三维地震勘探, 基本可靠 FX2 逆断层北 83西东南 70 0-5 米 三维地震勘探, 基本可靠 XL1 陷落柱长轴 150 米短轴 90 米 三维地震勘探, 基本可靠 XL3 陷落柱长轴 110 米短轴 80 米 三维地震勘探, 基本可靠 X6 陷落柱长轴 160 米短轴 108 米 三维地震勘探, 基本可靠 X7 陷落柱长轴 95 米短轴 60 米 三维地震勘探, 基本可靠 DX3 陷落柱长轴 200 米短轴 170 米 三维地震勘探, 基本可靠 三、煤层三、煤层 三采区开采 3 号煤层，3 号煤层位于山西组下部。 3 号煤层厚度在 4.055.25m，全区稳定可采，含夹矸 01 层；煤层倾角 120， 平均约 10。3 号煤层直接顶为细砂岩或砂质泥岩，厚 1.914.6m，老顶为深灰色细砂岩 或粉砂岩，厚层状，含云母碎片，具脉状层理，硅质胶结；底板多为灰色细粒砂泥互层。 矿业集团-矿井三采区设计 第二章 采区概况及地质特征 中煤-设计工程有限责任公司 15 三采区范围及周边区域共有钻孔 11 个，经计算三采区 3 号煤层平均厚度为 4.71m。 四、水文地质条件四、水文地质条件 1、地表水 -井田位于太行山中段西侧的上党盆地西部。三采区位于井田南区中部，地貌形态 以山地丘陵为主，地形标高一般在+927.60+1061.70m 之间。 井田属辛安泉流域，该区为黄土覆盖的丘陵地貌，起伏较小，年平均蒸发量大于降 雨量。三采区内河流有漳河，为浊漳河的支流，位于三采区北部，常年有水。另外一条 是苏里河，为漳河的支流，南北向从三采区西侧通过。河流流量受大气降水影响，随季 节变化较大。 2、含水层 三采区开采的 3 号煤层，主要含水层为 3 号煤层顶板含水层，即 7、8、9、10、11、12 共 6 个砂岩含水层；另外是 3 号煤层下伏的承压含水层，该组含 水层主要有太原组灰岩灰和奥陶系中统灰岩含水层，具有水压、含水量大的特点，对矿 井安全生产的威胁也最大。 三采区主要含水层组有： 中奥陶统石灰岩岩溶裂隙含水层组 区内稳伏于煤系地层之下，未见出露。区域层厚 545m 左右，由石灰岩、泥质灰岩 及白云岩等组成，为区内主要含水层组。本区有两个中奥陶统延伸钻孔，其中 3-4 号钻 孔揭露厚度为 148.73m，3-1 号钻孔揭露厚度为 168.60m，3-1 号钻孔揭穿峰峰组进入上马 家沟组。从两孔揭露该含水层的情况看，钻孔发育有小溶隙，岩溶裂隙不太发育。该含 水层组富水性弱中等。据邻区收集的资料：水位标高在+680m 左右，水质类型为 HCO3-SO42+Ca2+ Mg2+型。 井田内 3-1 号钻孔 O2含水层抽水试验资料：q=0.0131L/s.m，k=0.0420m/d，水位标 高+673.66m，水质类型为：HCO3-Cl-K+ Na+型。 太原组岩溶裂隙含水层组 该含水层组由 K2、K3、K4、K5四层石灰岩组成，平均总厚度为 20.32m。根据钻孔 揭露情况，除个别钻孔外，一般岩溶裂隙不发育。从简易水文情况看，除个别钻孔冲洗 矿业集团-矿井三采区设计 第二章 采区概况及地质特征 中煤-设计工程有限责任公司 16 液偏大外，多数钻孔变化不明显。区内无抽水钻孔，据邻近的高河井田抽水资料 q=0.000240.0013L/s.m，k=0.00110.0037m/d，水位标高+680.77+682.47m，水质类 型 HCO3-Cl-K+ Na+型，因此该含水层富水性较弱。 K8及山西组砂岩裂隙含水层组 K8砂岩为山西组与下石盒子组分界，该含水层为碎屑岩裂隙含水层组，井田内无出 露，包括 K8、K7砂岩及 3 号煤层顶板砂岩裂隙含水层，构成主采 3 号煤层的充水水源。 岩性以中、细粒砂岩为主，平均厚度为 13.26m。钻孔钻进至该层位时，消耗量一般变化 明显。 井田内 3-1 号钻孔 P1s 含水层抽水试验资料为：q=0.0096L/s.m，k=0.1308m/d，水位 标高+768.38m，水质类型为 HCO3- K+Na+Ca2+型。 井田内 3-4 号钻孔 P1s含水层抽水试验资料为：q=0.0943L/s.m，k=0.7793m/d，水位 标高+909.01m，水质类型为 HCO3- K+Na+Ca2+型。 该含水层组属富水性弱中等的砂岩裂隙含水层组。 上、下石盒子组砂岩裂隙含水层组 为碎屑岩裂隙含水层组，井田内局部出露。主要由以中、粗粒砂岩组成，一般裂隙 较发育，局部充填。钻孔钻进至该层位时，钻孔消耗量变化明显。该含水层富水性、裂 隙发育程度与其充填情况有关，井田内未做抽水试验。 据邻近赵庄二号井田对井检孔 P1x+P2s含水层混合抽水试验资料： q1=0.0211L/s.m，k1=0.0551m/d，q2=0.0216L/s.m，k2=0.0551m/d，q3=0.0216L/s.m，k3=0.0 542m/d。水位标高+923.08m，水质类型为 HCO3- K+ Na+型。该含水层组为富水性 弱中等的砂岩裂隙含水层组。 基岩风化带裂隙含水层 该含水层的岩性因地而异，风化裂隙发育因岩性、构造及地形控制而不同，一般发 育深度在 50m 左右。该含水层一般富水性差异较大。地质报告未对该层段进行单独抽水 试验，但根据邻近矿井及本矿井井筒施工揭露来看，富水性弱。 松散层孔隙含水层组 该含水层组主要由具孔隙的亚粘土、砂、砾石等组成，区内大面积出露。水位埋藏 矿业集团-矿井三采区设计 第二章 采区概况及地质特征 中煤-设计工程有限责任公司 17 一般较浅，主要接受大气降水补给。该含水层组渗透性好，局部含水丰富。井田内 3-1 号钻孔对 Q 抽水资料为: q=0.2540L/s.m，k=0.2642m/d，水位标高+935.36m，水质类型为 HCO3- Ca2+Mg2+型。井田内 3-4 孔对基岩风化带抽水试验资料为： q1=0.0218L/s.m，k1=0.0260m/d，q2=0.0228L/s.m，k2=0.0223m/d，水位标高为+950.01m， 水质类型为 HCO3- K+Na+Ca2+型，矿化度一般小于 0.5g/l。属中等富水性含水层组。 3、主要隔水层 石炭系太原组底部及本溪组隔水层 该层主要由具塑性的铝质泥岩、粘土质泥岩及砂质泥岩等组成，位于 15 号煤层底板 与峰峰组顶界之间，层厚 0.7459.40m，平均 26.75m。该层组裂隙一般不发育，透水性 差，隔断了上下含水层的水力联系，一般隔水性良好。 二叠系砂岩含水层层间隔水层 主要由泥岩、砂质泥岩组成。垂向分布呈平行复合结构，阻隔上下各含水层层间的 水力联系，具层间隔水作用。 第四系底部隔水层 主要由粘土、砂质粘土等组成，在局部地段分布，透水性弱，具局部地段隔水作用。 4、主要含水层的补、迳、排条件 松散含水层主要直接接受大气降水补给，一般在降水一段时间内，各民井水位明 显上升，并接受基岩风化带水及泉水的补给。松散含水层下的基岩风化带含水层一般接 受其上覆含水层的补给，在局部地段，不同时间内与松散含水层可互为补给含水层。 山西组、太原组含水层接受大气降水的补给条件较差，与上覆含水层及下伏含水 层均有一定厚度的隔水层相隔。地下水运动一般以层间迳流为主，仅在断层等构造部位 才可能与其它含水层直接发生水力联系。 中奥陶统石灰岩含水层在井田内隐伏于煤系地层之下。在构造部位可能通过导水 带接受其它含水层地下水的补给。该含水层一般埋藏较深，地下水迳流相对缓慢。但从 区域各延伸孔、单层水位动态及钻孔简易水文地质观测资料分析，该含水层岩溶裂隙较 发育，地下水交替相对活跃。区内该含水层在水文地质单元中所处环境应属于迳流滞缓 矿业集团-矿井三采区设计 第二章 采区概况及地质特征 中煤-设计工程有限责任公司 18 带。 本井田奥灰水位标高+673.66m，三采区开采标高+390m+210m，根据煤矿防治 水规定突水系数计算公式： M P Ts 式中： 突水系数 MPa/m； s T 隔水层底板承受的水压 MPa，4.145.94MPa； P 底板隔水层厚度 m，平均为 130m； M 经计算，三采区内 3 号煤层突水系数在 0.0320.046MPa/m，小于底板受构造破坏段 突水系数 0.06MPa/m 和正常块段突水系数 0.1MPa/m，因此在没有导水构造导通的情况下， 奥灰水突水的可能性很小。但三采区断裂构造较发育，地质报告中未说明断层的导水性， 如断裂构造及裂隙破碎带与奥灰水沟通，将会对矿井充水产生影响，因此，在靠近断层 地带进行采掘作业时，应加强地质观察与分析，坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、 先治后采”的探放水原则。 5、水文地质类型 三采区区内开采的 3 号煤直接充水含水层为顶板砂岩裂隙含水层，钻孔单位涌水量 为 0.00960.0942L/s.m，该含水层含水性弱中等；区内构造较简单，主要以宽缓褶曲 为主；奥灰水具有较高的水压值，水头高出 3 号煤底板 284464m 左右，但其间有 130m 的地层阻隔，正常情况下，一般不会对煤层开采造成影响；由于构造等因素影响， 使局部富水或沟通与强含水层水力联系，将造成局部地段水文地质条件复杂化。综合以 上因素，矿床水文地质条件为中等类型。 6、采区涌水量预算 根据扩区地质报告中的“地下水动力学法”和“水文地质比拟法”，本次设计对三采区 内 3 号煤层开采地段涌水量进行了计算和预测，计算面积为 4.49106m2。 地下水动力学法 公式选用 采用大井法，选用承压转无压完整井涌水量公式进行计算。 矿业集团-矿井三采区设计 第二章 采区概况及地质特征 中煤-设计工程有限责任公司 19 （式 1） 00 2 lglg 2 366 . 1 rR hMMH KQ （式 2） KSrR10 00 式中： K渗透系数，m/d； h为 3 号煤层底板至 K7底板（底板隔水层）间距的平均值，m； H为含水层恢复水位标高至计算范围内 3 号煤层最低标高的间距与 h 之和，m； 为含水层恢复水位标高至底板隔水层水柱高度，m； M含水层厚度，为山西组及以上地层所有含水层厚度之和，m； S为含水层恢复水位标高至计算范围内 3 号煤层最底标高的距离，m。 参数选取 -井田内施工有 3-1、3-4 号两个水文孔，均对本含水层段进行了抽水试验。本次计 算主要参数取自 3-1、3-4 号孔抽水试验数据。 k渗透系数（m/d） ，取 0.1308m/d； h计算范围内 3 号煤层底板(+210m)至 K7底板间的平均值(m)取 11.75m； H水柱高度(m)为 3-1 孔抽水时恢复水位标高(+768.38m)至计算范围内 3 号煤层最 低标高(+210m)的间距与 h 之和，取 570.13m； M含水层厚度(m)取 3-1 孔与 3-4 孔的平均值 11.23m，最大值为 14.3m； S水位降深(m)为 3-1 孔抽水时恢复水位标高(+768.38m)至计算范围内 3 号煤层最低 标高(+210m)的距离，取 558.38m； 视计算范围近似为长方形，引用半径(r0)由式 r0 =（a+b）/4 确定为 1195.0m，其中： a=2040m，b=2190m，=1.13。 计算结果 将参数代入式 1，经计算得出，取平均含水层厚度时，3 号煤层顶板含水层涌水量 Q 为 5214.63m3/d，即 217.28m3/h；取最大含水层厚度时，3 号煤层顶板含水层涌水量 Q 为 6637.62m3/d，即 276.57m3/h。 水文地质比拟法 目前-矿井并无投产采区，本次设计采用井田南部相邻的赵庄煤矿资料进行比拟， 矿业集团-矿井三采区设计 第二章 采区概况及地质特征 中煤-设计工程有限责任公司 20 矿