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目目 录录 一般部分一般部分 1 矿区概述及井田地质特矿区概述及井田地质特 1 1.1 矿区概述 . 1 1.1.1 地理位置 1 1.1.2 地形、地貌 1 1.1.3 地表水 1 1.1.4 气候、地震 1 1.1.5 矿区煤炭生产及规划概况 2 1.1.6 电源条件 3 1.1.7 水文地质 3 1.1.8 运输条件 6 1.1.9 主要建筑材料供应条件 7 1.2 井田地质特征 . 7 1.2.1 区域地质 7 1.2.2 井田地质 7 1.3 煤层特征 12 1.3.1 含煤地层 12 1.3.2 煤层 12 1.3.3 煤质 13 1.3.4 煤类及工业用途 17 1.4 矿井开采技术条件 . 17 1.4.1 岩石工程地质特征 17 1.4.2 煤层顶底板岩石的特征 17 1.4.3 煤层倾角 18 1.4.4 瓦斯 18 1.4.5 煤尘 18 1.4.6 煤的自燃倾向性 18 1.4.7 勘查程度和存在问题 19 2 井田境界与储量井田境界与储量 20 2.1 井田境界 . 20 2.2 矿井储量计算 20 2.2.1 开采界限 20 2.2.2 矿井工业储量 . 20 2.2.3 矿井可采储量 . 22 2.2.4 工业广场煤柱 22 3 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 24 3.1 矿井工作制度 . 24 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 . 24 4 井田开拓井田开拓 26 4.1 井田开拓的基本问题 . 26 4.1.1 开拓方式影响因素 26 4.1.2 提出方案 29 4.2 矿井基本巷道 35 4.2.1 井筒 35 4.2.2 开拓巷道 38 4.2.3 井底车场及硐室 40 5 准备方式准备方式带区巷道布置带区巷道布置 42 5.1 煤层地质特征 . 42 5.1.1 带区位置 42 5.1.2 带区煤层特征 42 5.1.3 煤层顶底板岩石构造情况 42 5.1.4 水文地质 42 5.1.5 地质构造 42 5.1.6 地表情况 42 5.2 带区巷道布置及生产系统 42 5.2.1 带区准备方式的确定 42 5.2.2 带区巷道布置 43 5.2.3 带区生产系统 44 5.2.4 带区内巷道掘进方法 45 5.2.5 带区生产能力及采出率 45 5.3 带区车场选型设计 . 46 6 采煤方法采煤方法 47 6.1 采煤工艺方式 47 6.1.1 采煤方法的选择 . 47 6.1.2 工作面的推进方向和推进度 . 47 6.1.3 综采工作面的设备选型及配套 . 47 6.1.4 各工艺过程注意事项 . 52 6.1.5 工作面端头支护和超前支护 . 53 6.1.6 循环图表、劳动组织、主要技术经济指标 54 6.1.7 综合机械化采煤过程中应注意事项 . 57 6.2 回采巷道布置 . 57 6.2.1 回采巷道布置方式 57 6.2.2 回采巷道参数 58 7 井下运输井下运输 59 7.1 概述 . 59 7.1.1 矿井设计生产能力及工作制度 59 7.1.2 煤层及煤质 59 7.1.3 运输距离和辅助运输设计 59 7.1.4 矿井运输系统 59 7.2 带区运输设备选择 . 60 7.2.1 设备选型原则： 60 7.2.2 带区运输设备选型及能力验算 60 7.3 大巷运输设备选 . 61 7.3.1 主运输大巷设备选择 61 7.3.2 辅助运输大巷设备选择 61 8 矿井提升矿井提升 65 8.1 矿井提升概述 . 65 8.2 主副井提升 . 65 8.2.1 主井提升 65 8.2.2 副井提升设备选型 66 9 矿井通风及安全矿井通风及安全 68 9.1 矿井地质、开拓、开采概况 . 68 9.1.1 矿井地质概况 68 9.1.2 开拓方式 68 9.1.3 开采方法 68 9.1.4 变电所、充电硐室、火药库 . 68 9.1.5 工作制、人数 69 9.2 矿井通风系统的确定 . 69 9.2.1 矿井通风系统的基本要求 69 9.2.2 矿井通风方式的选择 69 9.2.3 矿井通风方法的选择 70 9.2.4 带区通风系统的要求 70 9.2.5 带区通风方式的确定 71 9.3 矿井风量计算 . 71 9.3.1 通风容易时期和通风困难时期采煤方案的确定 71 9.3.2 各用风地点的用风量和矿井总用风量 71 9.3.3 风量分配 76 9.4 矿井阻力计算 . 76 9.4.1 计算原则 77 9.4.2 矿井最大阻力路线 77 9.4.3 计算矿井摩擦阻力和总阻力： 78 9.4.4 两个时期的矿井总风阻和总等积孔 81 9.5 选择矿井通风设备 . 83 9.5.1 选择主要通风机 83 9.5.2 电动机选型 86 9.6 安全灾害的预防措施 . 86 9.6.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 86 9.6.2 预防井下火灾的措施 87 9.6.3 防水措施 87 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 88 参考文献参考文献 89 专题部分专题部分 大倾角煤层综采工作面开采技术浅析大倾角煤层综采工作面开采技术浅析 90 0 引言引言 90 1 大倾角煤层介绍大倾角煤层介绍 . 90 1.1 大倾角煤层开采的特点 . 90 1.2 大倾角煤层采煤方法 . 92 2 大倾角综采工作面的开采关键技术大倾角综采工作面的开采关键技术 . 94 2.1 工作面调斜 . 94 2.1.1 调伪仰斜原理 94 2.1.2 调伪仰斜方法 . 97 2.2 配套技术 98 2 .2.1 综采液压支架使用与管理 98 2 .2.2 工作面运输机 101 2.3 开采工艺及管理 102 2.3.1 工作面设备稳定的回采工艺措施 . 102 2.3.2 工作面回采过程中的管理措施 . 102 3 大倾角综合机械化采煤应用大倾角综合机械化采煤应用 . 103 3.1 潘北矿实例 . 103 3.1.1 1111(3)工作面概况 . 103 3.1.2 防倒防滑措施 103 3.1.3 顶板管理 106 3.2 盘江矿区大倾角煤层综采应用 . 106 3.2.1 大倾角综采的主要问题 106 3.2.2 工作面超前距离选择 106 3.2.3 设备配套选择 106 3.2.4 支架防倒技术 107 3.2.5 预防飞矸(煤)及煤壁片帮伤人措施 108 结论结论 108 翻译部分翻译部分 英文全文英文全文 111 中文译文中文译文 126 致致 谢谢 140 1 矿区概述及井田地质特 1.1 矿区概述 1.1.1 地理位置地理位置 郭家河井田位于陕西省麟游县北部，行政区划属丈八、招贤、天堂和两亭四个乡镇管 辖。井田东西长约 14.8km，南北宽约 5.4km，面积约 70.2km2，呈不规则矩形。 井田东南距西安 150km， 其西有 S210 省道 （宝鸡灵台） 相通， 距宝鸡二电厂 80km， 距宝鸡 100km；中部丈八乡至麟游县及各乡镇有县级公路相通；东部阁头寺至崔木与 S306 省道（两亭麟游永寿） 、312 国道和福（州）银（川）高速公路相接。新规划的凤翔 经麟游至铜川的高等级公路从矿井南部通过。 陇海铁路从矿区南侧东西向通过，宝鸡中卫铁路从矿区西侧南北向通过，在宝鸡市 陈仓与陇海线相接，并在凤翔县长青镇设有编组站。凤翔至井田的矿区铁路已纳入陕西省 “十一五”规划。总体而言，矿井交通条件尚属便利。 矿井交通位置详见图 1-1。 1.1.2 地形、地貌地形、地貌 本井田位于页岭以北， 属陇东黄土高原南部边缘地带， 总的地形特征呈南高北低态势。 南部页岭平均海拔 1450m， 最高海拔 1528m(高庙)， 北部山岭逐渐降低， 平均海拔 1300m， 河谷最低，海拔 1040m(岭家沟)。相对高差一般 200m 左右。本井田属沟岭相间的残塬沟 壑梁峁相间复杂的地貌类型。复杂多样的地貌形态是由新构造运动和外营力作用造成的， 表现为强烈切割，山川蜿蜒曲折，延绵不断。 1.1.3 地表水地表水 井田水系属泾河的三级支流，发源于页岭，自南而北汇入甘肃灵台县境内的达溪河。 井田内较大的河溪有长益川、 小庵川、 郭家河， 均处于各河溪之上游位置， 河谷呈“V” 字型，比降 8.0%27.0%。属泾河的三级支流，发源于页岭，自南而北汇入甘肃灵台县境 内的达溪河。 1.1.4 气候、地震气候、地震 本井田地处西北内陆， 属温带半湿湿润季风气候区， 立体气候显著， 热量分布不足， 干湿度变化明显，温差大，致使有些地区无夏季。四季分明，夏短冬长。春季冷热交替， 多寒潮、霜冻、大雾天气；夏季凉爽，降水较集中，多大暴雨、冰雹并伴有大风；秋季气 温下降迅速，多连阴雨、大雾；冬季干燥寒冷，多西北风，降水稀少。 据麟游县气象局 19602001 年观测资料， 区内年平均气温 8.9， 极端最高气温 37.5， 最低气温-22.1。 多年平均降水量 641.6mm，最大降水量 987mm(1984 年)，最小降水量 374.5mm(1987 年)。受海拔高度和植被的影响，海拔高度越高，降水量越大。每年自 4 月份开始，降水量 迅速增加，10 月份明显减少，7、8、9 三个月相对多雨，历年 410 月年内降雨量 292.6 889.6mm，占全年降雨量的 81.1%97.0%。 第 1 页 第 2 页 图 1-1 1.1.5 矿区煤炭生产及规划概况矿区煤炭生产及规划概况 第 3 页 （1）井田勘查程度 20002002 年，陕西省煤田地质局 186 队与陕西省煤田地质局物探测量队共同在麟 游北部进行找煤勘查，并提交了陕西省黄陇侏罗纪煤田麟游北部找煤地质报告 。2003 2004 年 5 月， 陕西省煤田地质局 186 队与陕西省煤田地质局物探测量队共同在找煤基础上 进行普查。2004 年 6 月12 月，陕西省煤田地质局 186 队与陕西省煤田地质局 物探测量 队共同在普查基础上进行详查勘查，并提交了陕西省黄陇侏罗纪煤田麟游北部勘查区详 查地质报告 ，经陕西省煤田地质局审批通过（陕煤地发（2005）23 号文） 。2008 年 3 月， 陕西省煤田地质局一三一队提交了陕西省黄陇侏罗纪煤田永陇矿区长益川井田详查地质 资料 。2008 年 6 月，陕西省煤田地质局 186 队提交了陕西省黄陇侏罗纪煤田永陇矿区 郭家河井田勘探地质报告 。2008 年 8 月，国土资源部对勘探报告矿产资源储量评审进行 了备案。 （2）矿区总体规划 郭家河井田属于黄陇侏罗纪煤田永陇矿区麟游区一部分， 黄陇侏罗纪煤田永陇矿区 麟游区总体规划已经由国家发改委委托中国国际工程咨询公司评估，并经国家发改委批 复，规划永陇矿区麟游区划分为 2 个井田，4 处勘查区，矿区规模为 11.0Mt/a。2 个井田分 别为郭家河井田和丈八井田，4 个勘查区分别为 1 号、2 号、3 号和园子沟勘查区。按先建 设郭家河矿井后建设丈八矿井的顺序安排建设。其中郭家河矿井规划能力 4.0 Mt/a，丈八 矿井规划能力 6.0 Mt/a。 （3）井田周边开发现状 目前本区域没有已生产和建设的煤炭矿山和企业，属于煤炭开发的新区。区外仅东南 部十余公里的城铭窑、北马坊的地方小煤窑及小煤矿，开采历史较早，城铭窑因各种原因 无法生产而停采。现生产矿井只有北马坊煤矿，生产能力 0.4Mt/a 左右，服务年限仅余 2 3a。 1.1.6 电源条件电源条件 永陇矿区位于陕西省宝鸡市北部，规划的麟游区位于麟游县境内。麟游县由于工农业 发展落后，相应的电网比较单薄，但是其所属的宝鸡电网比较雄厚。宝鸡电网在岐山县雍 城、 扶风县段家镇分别设有 330kV 变电站。 目前在在岐山县境内有岐山 110kV 变电站和祝 家庄 110kV 变电站，在麟游县内有 1 座北马坊 110kV 变电站。根据宝鸡电力部门制定的永 陇矿区 110kV 变电站电网规划方案， 确定在麟游县郭家河煤矿工业场地新建 1 座区域性郭 家河 110kV 变电站。本次矿井工业场地拟新建 1 座郭家河煤矿 110kV 变电站，矿井 110kV 变电站 2 回 110kV 电源均取自宝鸡电力部门规划的郭家河 110kV 变电站。 2008 年 5 月，陕西郭家河煤业有限责任公司与宝鸡供电局签署了供用电协议。 1.1.7 水文地质水文地质 永陇矿区处于鄂尔多斯中生代承压水盆地西南缘。盆地主体为白垩系下统(K1)、侏罗 系(J)及三叠系(T)各粒级碎屑岩。地下水以砂岩承压水为主，松散层潜水次之。砂岩含水层 主要有白垩系孔隙裂隙含水层及侏罗、三叠系裂隙含水层，分别构成承压水向斜与承压 水单斜两类储水构造。 (1)井田水文地质条件 1）地表水 第 4 页 井田地表水均属泾河三级支流。较大的河溪自西向东依次为长益河、小庵川河、郭家 河。均发源于井田南部，自南向北流出井田。长益河流量为 0.0402m3/s，小庵川河流量 0.06586m3/s， 郭家河流量 0.0940m3/s。 以上河流均为常年流水， 其它支流多为间歇性小溪， 流量小而变化大。 2）含（隔）水层及其水文地质特征 第四系全新统冲洪积层孔隙潜水含水层（） 呈条带状展布于长益河、小庵川河及郭家河河谷中，厚 015m。具典型的二元结构 特征，上部以砂质粘土、粘土及粉砂为主，下部为含水的砂及砂卵砾石层。地下水水位埋 深 14m，含水层厚度 34m。泉流量 0.030.22l/s。水质类型 HCO3CaMg 型，矿化度 0.50g/l，水温 13。 第四系中上更新统黄土孔隙裂隙潜水含水层（） 分布广泛， 谷地山坡均可见到， 厚度因地而异， 梁峁区 510m， 残塬区厚度大于 150m。 主要由黄土、砂黄土、古土壤组成，底部有一层厚度变化较大的砂砾石层，属孔隙裂隙含 水层。于沟谷地带普遍出露，泉流量 0.0081.0l/s。川道区水位埋深一般小于 5m，含水层 厚 0.51.5m；梁峁残塬区水位埋深 1054m，一般 2030m，含水层厚 1.510m。水质类 型 HCO3Ca，HCO3CaMg，矿化度 0.4680.659 l/g，水温 1216。 第三系粘土隔水层段（） 于梁峁残塬区广泛出露。厚度一般 80m。上部为浅棕红色、棕红色粘土、亚粘土，致 密，具团块状结构，并为 Fe、Mn 质所浸染，富含零散钙质结核，下部为棕红色粘土，钙 质成份高，并含数层钙质结核层。总体而言，本层段岩性稳定，隔水性强，为勘查区松散 岩类与基岩含水层之间的稳定隔水层。 第三系砂卵砾含水层段（） 断续分布于红土层底部，于沟谷中零星出露，一般厚度 35m。岩性以浅棕色浅灰 褐色半固结状中粗碎屑堆积物为主，形成弱的含水层。当底部有隔水层时，在沟谷中以泉 的形式排泄于地表，泉流量 0.070.033l/s，水质类型 HCO3CaMg，矿化度 0.482g/l，水 温 13。 白垩系下统华池组相对隔水层() 井田内无出露， 钻探揭露厚度 3072.91m。 岩性以紫红色、 灰紫色、 灰绿色泥岩为主， 夹砂质泥岩及粉细砂岩薄层。砂岩夹层在裂隙发育地段可形成局部含水层段，但富水性 极其微弱。区外以往野外调查中见有泉点，流量 0.03l/s。故可视为相对隔水层。 白垩系下统洛河组砂岩孔隙裂隙含水层() 全区遍布，于长益河、小庵川河及郭家河等较大河谷中广泛出露，其厚度分布规律总 体呈东北薄而西南厚。西北及西南部一般厚度 140240m，局部地段大于 280m；东及东 北部 80120m。由各粒级砂岩、砂砾岩组成，以中粗粒砂岩为主要含水层段。泉流量 0.041.00l/s，泉水水质类型 HCO3CaMg，矿化度 0.561g/l，水温 13。据流量测井： X15号孔出水层段埋深101.40191.0m， 单层厚度9.5011.10m， 计3个出水层段厚32.40m； X27 号孔出水层埋深 56.60249.60m， 单层厚度 9.2013.84m， 计 5 个出水层段厚 56.14m。 钻孔抽水试验：单位涌水量 0.008990.0577l/sm，渗透系数 0.01460.1098m/d，属富水 性不均一的弱中等含水层。 水质类型 HCO3MgCaNa， HCO3MgNa， 矿化度 0.528 第 5 页 0.533g/l，水温 1415。 白垩系下统宜君组砾岩裂隙含水层() 井田内无出露。厚度不稳定，一般 30m。岩性为紫杂色块状砾岩，砾石成份以石英、燧 石为主，砾径37cm。砾石多为浑圆状，砂泥质充填，钙、铁质胶结。据邻区大佛寺井田钻 孔抽水试验：单位涌水量 0.0088l/sm，渗透系数 0.020m/d，属富水性不均一的弱含水层。水 质类型ClSO4Na，SO4Na，矿化度2.595.39g/l，水温 1518。 侏罗系中统安定组泥岩隔水层() 井田内无出露。据钻探资料，厚度 68.56194.41m。岩性为棕色、紫红色、灰绿色泥 岩、砂质泥岩夹中粗粒砂岩，底部有一层厚度较大的浅紫色砂砾岩。泥岩、砂质泥岩含量 50%90%， 泥岩、 砂质泥岩隔水层厚度 90110m。 据邻区钻孔抽水试验： 单位涌水量 0 0.000076l/sm，说明其含水甚微，故视为煤系与上覆白垩系之间的稳定隔水层。 侏罗系中统直罗组砂岩裂隙含水层() 勘查区内无出露，钻探揭露厚度一般 30m 左右。岩性上部为灰绿色、暗红色、紫灰色 泥岩、砂质泥岩、粉砂岩与中粗粒砂岩互层，下部为灰绿色中粗粒砂岩与砂质泥岩、粉砂 岩互层，底部有一层巨厚层状黄绿色含砾粗粒砂岩。中粗粒砂岩百分比 50%90%。 邻区钻孔抽水试验结果：单位涌水量 0.0026l/sm，渗透系数 0.00829m/d，属富水性微 弱的含水层。水质类型 SO4Na，矿化度 20.45g/l。 侏罗系中统延安组煤层及其顶板砂岩含水层() 勘查区内无出露，钻探揭露厚度一般 4050m。含水层为 3 煤及其老顶中粗粒砂岩、 砂砾岩。中粗粒砂岩及砂砾岩含量 50%70%。砂岩含水层厚度 2030m。据钻孔流量测 井结果：出水层段埋深 462.80512.30m，出水层段厚度 7.509.90m，计有 3 个出水层段 总厚 24.90m。抽水试验结果：单位涌水量 0.001925l/sm，渗透系数 0.003260.0064m/d， 属富水性极弱含水层。水质类型 ClNa，矿化度 3.674g/l，水温 18。 11 侏罗系下统富县组泥岩隔水层() 地表未见出露，仅个别钻孔中钻遇该层，发育不稳定，厚度 026.33m。岩性多为紫 杂色花斑状含铝土质泥岩， 夹有角砾薄层， 局部地段为褐灰色含钙质泥岩， 隔水性能良好。 12三叠系上统铜川组砂岩裂隙含水层() 地表未见出露，钻探揭露最大厚度 257.01m，未见底。岩性上部为紫色泥岩，浅紫色 粉细砂岩，灰白色细粒砂岩与中粒砂岩互层，中夹灰绿色中粗粒砂岩。据区域资料为 富水性微弱的含水层。 (2)地下水补给、迳流及排泄条件 井田各类地下水，因所处地形地貌、含水层岩性等水文地质条件差异，其补给、径流 及排泄条件明显有别。 1）松散层地下水 河谷川道区松散层潜水，主要由大气降水和下伏基岩地下水补给，近河地段与河流地 表水有互补关系，即洪水期河水补给地下水，枯水期地下水补给河水。黄土梁、峁地区， 补给方式为大气降水的垂直渗入。梁峁区地形破碎，坡降大，降水多由地表流失，渗入补 给量甚微。 地下水流向基本与地形坡向一致，即由分水岭地段流向沟谷，最终汇入河流。由于自 第 6 页 然地理条件差异，地下水局部流向变化较大。塬边部沟谷发育，含水层被切穿而形成各塬 块相对独立的水文地质单元，地下水流向除遵循总的迳流趋势外，尚由塬中部向周边沟谷 呈放射状流动。 总体而言， 由于地形破碎， 地势高低悬殊， 松散层地下水具有迳流途径短， 水循环交替强烈，矿化作用弱的特点。 除河漫滩及阶地区地下水以补给地表水的方式排泄外，梁峁区地下水，均以泉的形式 排泄于沟谷为主要排泄途径。 2）白垩系砂砾岩地下水 勘查区白垩系砂砾岩含水层，系区域性白垩系承压水盆地西南边缘组成部分，呈现为 一开启型含水构造。地下水补给来源以区域侧向迳流为主，大气降水次之。地下水迳流方 向受地质构造及地形地貌条件控制，具多向性。侵蚀基准面以上地下水，一般由地势较高 的分水岭地带向沟谷方向运移，以泉的形式排泄。深层地下水受区域水动力场控制，总体 呈由南西而北东缓慢运移，向区外黑河、泾河排泄。 3）侏罗系砂岩及煤系裂隙水 侏罗系砂岩及煤系裂隙水，受埋藏条件和地质构造控制。浅循环带以补给区与排泄区 均在浅部为特征，补给区居地形较高的露头地带，排泄区居低凹地段，高处地段获得降水 及地表水入渗补给，向低凹处运移，低凹处则以盈溢形式向外排泄。深循环带地下水则通 过裂隙向深部运移，随埋深加大而迳流趋于滞缓。 （3）水文地质勘探类型 井田内处于半干旱气候带，年降水量中等而相对集中，无较大的地面水体。除沟谷中 基岩局部出露外，大部分地段为第四系黄土和第三系红土所覆盖。地形地貌、水文气象等 自然地理条件， 与地层、 构造等地质因素， 有利于地表迳流形成， 而不利于地下水的补给。 含水层裂隙不甚发育，埋藏较深，各含水层段之间因泥岩及砂质泥岩等隔水岩层普遍发育 而水力联系甚微。因而，地下水赋存及储运条件不良。煤层下伏岩层含水微弱，可视为相 对隔水层。煤层直接充水含水层为侏罗系中统直罗组砂岩裂隙含水层(IX)，以及侏罗系中统 延安组煤层及其顶板砂岩裂隙含水层(X)， 充水方式为顶板进水。 各直接充水含水层埋藏深， 裂隙不甚发育，补给来源缺乏，导水性差，迳流滞缓，富水性微弱，易于疏干。 综上所述，勘查区水文地质勘探类型属以裂隙充水为主，水文地质条件简单类型，即 “二类一型”。 1.1.8 运输条件运输条件 郭家河矿井位于宝鸡市麟游县。 矿井向东南距西安 150km， 向西南距宝鸡市约 100km， 距离宝鸡二电厂（长青镇）80km。 铁路：陇海铁路从矿区南侧东西向通过，宝鸡中卫铁路从矿区西侧南北向通过，在 宝鸡市陈仓与陇海线相接，并在凤翔县长青镇设有编组站。西安平凉铁路从矿区北侧东 西向通过，规划的宝鸡二电厂铁路专用线经过矿井。根据中铁第一勘察设计院集团有限公 司编制的麟游矿区至宝鸡二电厂铁路专用线预可行性研究 （2008 年 6 月）可知该线从 宝中线的凤翔车站接轨，沿途经过凤翔县陈村镇、南指挥镇、石落务、上郭店、田家庄， 麟游县姚家沟镇、涧曲乡、招贤、天堂至本次方案研究终点麟游矿区桑园（现改为丈八） 装车站，线路全长 75km。 公路：西（西安）宝（宝鸡）高速公路从矿区南部东西向通过，S210 省道从矿区西部 第 7 页 南北向通过，S306 省道从矿区南部东西向通过。矿区范围内现有道路等级较低。 1.1.9 主要建筑材料供应条件主要建筑材料供应条件 矿区建设所用沙石可就地解决；水泥和钢材等可由麟游县或宝鸡市购进。 1.2 井田地质特征 1.2.1 区域地质区域地质 （1 ) 地层 矿区地层区划属华北地层区鄂尔多斯盆地分区。根据地质填图及钻孔揭露，矿区地层 由老到新有：三叠系、侏罗系、白垩系、第三系及第四系。 （2）构造 永陇矿区位于鄂尔多斯盆地南部渭北挠折带北缘。鄂尔多斯盆地在晚三叠世从华北地 台分离出来，形成一个独立的构造单元。渭北挠褶带属盆地级构造单元，根据石油系统 划分意见，以蒿店御驾宫大断裂为界，以南称铜川凸起，以北称庙彬凹陷，属盆地级 构造单元。 庙彬凹陷又以构造特征及煤层发育程度的差别，进一步分为彬长坳陷与麟游折带，属 盆地级构造单元，其界线东以太峪背斜为界，向西至阁头寺、两亭背斜一线。 1.2.2 井田地质井田地质 （1 ) 地层 井田内大部分地区被第四系黄土及第三系红土所覆盖，沿主要沟谷出露白垩系下统洛 河组，仅在两亭折灵沟及阁头寺北菊花沟内出露侏罗系中统安定组。依据钻孔揭露及地质 填图资料， 井田内地层由老至新依次有： 三叠系上统铜川组 （T2t） ， 侏罗系下统富县组 （J1f） 、 中统延安组（J2y） 、直罗组（J2z） 、安定组（J2a） ，白垩系下统宜君组（K1y） 、洛河组（K1l） ， 上第三系（N）及第四系更新统（Q2-3） 、全新统（Q4） 。现由老至新分述如下： 1）三叠系中统铜川组（T2t） 下部为灰绿黄绿色块状厚层状中、细粒长石石英砂岩，夹灰绿色灰色泥岩。 上部为灰绿色中厚层状中、细粒长石石英砂岩与灰灰绿色粉砂岩、泥岩互层，向上 渐以泥岩为主，夹灰黑色页岩与煤线，产软体动物及蕨类植物化石。 2）侏罗系下统富县组（J1f） 岩性多为紫杂色花斑状含铝质泥岩夹铝质粉、细砂岩，含菱铁质鲕粒。底部常见角砾 岩，角砾成分多为三叠系砂岩及泥岩碎块，一般厚 1020m，最大 67.25m(5-4 孔)。 3）侏罗系中统延安组（J2y） 延安组为含煤地层。岩性为灰深灰色泥岩、砂质泥岩、粉细砂岩与灰白色中粗粒砂 岩互层，中夹炭质泥岩及煤层。厚度 095.58m(G15-4 孔)，平均 48.50m，与下伏富县组 呈平行不整合接触，或超覆于三叠系之上。 4）侏罗系中统直罗组（J2z） 根据岩性、 岩相旋回分为上下两段： 下段为泥质中粗粒砂岩夹砂质泥岩、 粉细砂岩。 颜色以灰绿色为主， 多带黄绿色， 底部为一层灰白色含砾中粗粒砂岩或细砾岩， 特征显著， 比较稳定，是划分直罗组与延安组界限的标志层。上段为砂质泥岩、泥质粉砂岩夹细中 粒砂岩。颜色以灰绿色为主，常见杂色泥岩夹层，偶见泥质灰岩薄层，顶部较细，颜色较 第 8 页 深。本组厚度 5.6376.63m(G34-3 孔)，平均 39.44m。与下伏延安组呈平行不整合接触或 超覆三叠系之上。 5）侏罗系中统安定组（J2a） 地表出露于折灵沟、 菊花沟内。 下部为暗紫红色砂质泥岩， 夹灰绿色各种粒级的砂岩， 底部为一层厚度较大的灰紫色含砾粗砂岩及细砾岩与直罗组为界；上部为紫红色泥岩、砂 质泥岩， 夹中粗粒砂岩及粉红色钙质泥岩， 富含钙质结核。 本组厚度 73.15194.41m(X27 号孔)，平均 144.15m，下与直罗组平行不整合接触。 6）白垩系下统宜君组（K1y） 西部由外围的林家河依次向东出露于西川沟的毛鹿山、折灵沟沟口南北两侧及东部的 菊花沟等地。为氧化环境下洪积相与河流相沉积。岩性为灰紫紫红色巨厚层状粗砾岩夹 砂砾岩及粗砂岩薄层或透镜体。砾石成分以花岗岩为主，变质岩次之，含少量石英岩与石 灰岩。砾径一般 58cm，最大 50cm 以上，分选差，次园状，钙质胶结，坚硬。本组厚度 不稳定，厚度 6.48127.13m(G35-5 孔)，平均 37.84m。横向上，岩性与厚度变化较大，下与 安定组呈平行不整合接触。 7）白垩系下统洛河组（K1l） 出露于各主要沟谷两侧陡坡地带，为干旱氧化环境下的平原河流相沉积。岩性为棕红 色中细砂岩，夹同色砂砾岩及砾岩层。砂岩成分为石英、长石，分选较好，胶结疏松。 具板状层理及大型交错层理，夹暗棕红色泥岩薄层，东北部的常村河见褐黄色与淡黄色砂 岩。砾岩为巨厚层状粗砾岩。砾石成分与宜君砾岩相同，砾径较大，一般 0.202m，分选 极差，以次圆状为主，亦见次棱角棱角状者。砾石表面因砂泥质充填呈紫红色，胶结疏 松。本组由南到北，厚度增大。由东往西，由南而北岩性变化大，一般向北向西，砾岩减 少， 向东向南， 砾岩增多。 地表呈峡谷或陡坎， 厚 35.83338.09m(C1 号孔)， 平均 162.65m。 常因相变与宜君组接触关系不清。 8）白垩系下统华池组(K1h) 出露于井田西部长益川。岩性为紫红色、紫灰色与灰绿色泥岩、砂质泥岩夹粉细砂 岩，间夹蓝灰色，为黄褐色与紫杂色等，局部地段夹有巨厚层状中粗粒砂岩。泥质岩具 水平层理及变形原理，见有龟裂纹，裂隙面有石膏薄层，为干旱环境下的湖泊相沉积夹河 相沉积，地表出露可见厚度约 30m。 9）上第三系（N） 全区广泛出露。岩性为浅棕红色亚粘土、粉砂质粘土，含钙质结核及石英小砾石、夹 多层钙质结核层，底部有厚度不稳定的底砾岩沉积。区内无完整剖面，最大厚度 127m，平 均 120m 左右。下与各组呈不整合接触。 10）第四系上更新统（Q2+3） 分布广泛。岩性为浅棕黄色亚粘土及淡黄色砂质粘土，中下部夹有较密集的棕红色古 土壤层，具直立性。 第 9 页 表表 1-1 永陇矿区地层简表永陇矿区地层简表 地层系统 代号 厚度 (m) 岩 性 简 述 备 注 界系统组 新 生 界 第 四 系 全 新 统 Q4 5 15m 次生黄土，亚砂土及砂砾石层。 分布现 代河谷及一 级阶地上 中 上 更 新 统 Q2+3 最 大 厚度 180m 上部黄色粉砂质黄土，夹深褐色古土 壤层，含钙质结核，下部为棕红色亚粘土 与棕黄色亚粘土夹古土壤层。顶部 5 10m 为马兰黄土。 分布广 泛 第 三 系 上 第 三 系 N 最 大 厚度 150m 底部为灰黄色砾岩，下部为棕红色粘 土砂质亚粘土，含三趾马、鹿科、羚羊、 原鼢鼠及哺乳动物化石，夹数层钙质结核 层；上部为浅棕红色粘土或砂质粘土，具 铁质薄膜。 出露于沟 谷中，横向变化 大，随古地形而 异 中 生 界 白 垩 系 下 统 罗 汉 洞 组 K1lh 厚 度44 m 下部为灰紫色与灰褐色含砾粗砂岩， 底部为黄绿色细砾岩；上部为褐紫色细砂 岩与同色砂质泥岩互层。 出露于 普化河陕甘 交界处以北 以西 华 池 组 K1h 最 大 厚度 222.59 m 紫红色、紫灰色、灰绿色泥岩、砂质 泥岩夹粉细砂岩。 出露于大 湾岭-两亭以 北、普化河及 烟筒沟西 洛 河 组 K 1l 最大厚 度 600 余m 下部为紫红色砂砾岩夹灰紫色砾岩，底 部为一层厚数米的中粗粒砂岩与宜君组为 界。上部为紫红色细中粒砂岩夹同色含砾 粗砂岩或砾岩条带，具大型交错层理。 分布于宜君 组出露两侧地区。 宜 君 组 K1y 最大厚 度 180m 灰紫色巨厚层状巨砾岩。 出露于五 曲湾、青渠、良 舍、北马坊、崔 木、槐疙瘩梁两 侧 第 10 页 地 层 系 统 代号 厚 度 (m) 岩 性 简 述 备 注 界系统组 中 生 界 侏 罗 系 中 统 安 定 组 J2a 西 部 最大厚度 204.48m。 以紫红色泥岩、 砂质泥岩为主， 夹 浅紫色中粗粒砂岩， 富含钙质结核， 底 部为一巨厚层状含砾粗砂岩。 出露于 五曲湾、青渠 窑、北马坊、 澄铭窑、拜家 河等地。 直 罗 组 J2z 一般 20m 左右，最 大 76.63m。 以灰绿色为主， 夹暗紫色、 蓝灰色 泥岩、 砂质泥岩及细中粒砂岩， 底部 为一层含砾粗砂岩与细砾岩。 出露于 五曲湾、青 渠窑、北马 坊、拜家河 等地。 延 安 组 J2y 最大厚度 153.22m。 下部为灰色铝质泥岩与厚煤层， 底 部发育不稳定厚砂岩；中部为灰色泥 岩、 砂质泥岩与灰白色砂岩夹炭质泥岩 及薄煤层， 上部为砂岩、 泥岩。 本组中、 下部富含植物化石。 出露较 少，仅在五 曲湾、青渠 窑、北马坊、 澄铭窑出 露。 下 统 富 县 组 J1f 最大厚度 26.33m。 杂色花斑状铝土质泥岩， 底部多含 有角砾。 出露于 五曲湾、青 渠窑等地。 三 叠 系 中 统 铜 川 组 T2t 700 m 中、 下部为灰绿色黄绿色巨厚层 状细中粒长石砂岩， 夹同色与紫红色 泥岩、粉砂岩，含新芦木化石；上部为 灰绿色中厚层状细粒长石砂岩与灰绿 色粉砂岩、 灰色泥岩、 砂质泥岩互层夹 煤线， 含方鳞鱼、 叶肢介及新芦木化石。 出露于 麟游、寒北 沟、北马坊、 澄铭窑、崔木 槐疙瘩梁 南北两侧沟 谷中。 本组顺山势南薄北厚，西薄东厚。南北向梁峁两侧，西薄东厚为其分布最大特点。厚 度一般 120180m，平均 160m，不整合于各组地层之上。 11）第四系全新统（Q4） 为河流一级阶地、河漫滩冲积层及沟谷坡积层堆积物，厚度 510m。 （2）构造 本井田位于阁头寺背斜以北，属彬长坳陷级构造单元。地表大面积为新生界土层所 覆盖，沟谷中出露的白垩系地层产状平缓。地质填图及钻孔揭露表明，白垩系构造层走向 NE，倾向 NW。 侏罗系构造层大部分隐伏，仅在井田西部边缘折灵沟及东南部边缘菊花沟出露安定组， 第 11 页 分别为两亭背斜及阁头背斜轴部位置。 侏罗系构造总体为一走向 NEE 的缓倾斜褶曲， 并伴 有少量走向近东西， 落差约 50m 左右的正断层。 三叠系中统铜川组为含煤地层的沉积基底， 上覆的侏罗系各组起伏形态与其顶面起伏具明显的承袭关系。成煤初期，多表现为不规则 的古隆起地貌，线性特征不明显。 总之，本井田以发育宽缓的褶曲为主，含煤地层沿走向、倾向的产状变化不大，发育 张性断裂构造，无岩浆活动影响。因此，本井田地质构造中等。及其发育特征分述如下： 1）褶曲 阁头寺背斜 位于井田南部，为阁头寺砚汪台背斜西段。轴部出露中侏罗统安定组，下白垩统 宜君组平行不整合其上，向西倾伏。轴向呈北东东近东西向延伸至井田以外，北翼 倾角变化大，东部 34 ，中部 10 ；南翼倾角 516 。 两亭背斜 位于本井田西南缘。地表见于西川沟、折灵沟，向西延伸至两亭。为大湾岭两亭背 斜向东延伸部分。轴向北东，区内轴长 5km。轴部出露中侏罗统安定组，下白垩统宜君组 平行不整合其上，向西倾伏。北翼倾角 58 ，南翼倾角 23 。在地震 Pj1线、P10线、P1 和P11上均有反映。 呈两翼不对称的较宽缓背斜， 其南翼宽缓而北翼较陡， 最大幅度约300m。 菜子沟丈八沟向斜 位于阁头寺背斜与左家沟桑坪背斜之间， 轴向近东西， 轴部平缓。 南翼倾角 410 ， 北翼倾角 35 。太贤以西，轴部收缩并呈北东向，在菜子沟斜坡一带地震 Pj1线上有较 明显的反映，呈两翼不对称的较宽缓的向斜，最大幅度约 120m；太贤以东轴向转为近东 西向，再向东经南兴室向古河道倾没。 2）断层 地面白垩系地层中未见断层，本井田深部有断裂构造。通过对全区所有地震测线（含 详查、普查及找煤阶段共 15 条段和长益区内的 6 条线）的综合分析，本次共解释组合断 层 3 条。落差大于 30m 的（即 F1、F2和 F3） 。根据控制程度划分，可靠断层 1 条（即 F1 断层） ，较可靠断层 2 条（即 F2和 F3） 。 F1断层：正断层。位于测区中部，由 D7 线、L3 线、PL2y 线、D5 线、L4 线和 P1 共 6 条测线控制，断点级别为 3 个 A 级、2 个 B 级和 1 个 C 级，属于控制程度可靠的 断层。该断层延展长度约 5016m，走向北西西，断面倾向 SSW，倾角约为 65，最大落差 约 52m。F1断层对全区煤层影响较大。 F2断层：正断层。位于测区中部，由 D3 线、D2 线、Pj1 线、cyL6 线和 L5 线共 5 条测线控制，断点级别为 1 个 A 级、3 个 B 级和 1 个 C 级，属于控制程度较可靠的断层。 该断层延展长度约 3150m， 走向近东西向， 断面倾向 SSW， 倾角约为 65 ， 最大落差约 45m。 F3断层：正断层。位于测区东北部，由 D6 线、L4 线、PL2y 线、D7 线、Lj6 线 和 P4 线控制，由 2 个 A 级断点、3 个 B 级断点和 1 个 C 级断点控制，属于控制程度较可 靠的断层。该断层延展长度约 5052m，走向北西西，断面倾向 SSW，倾角约为 65，最大 落差约 40m。 中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 12 页 1.3 煤层特征 1.3.1 含煤地层含煤地层 含煤地层为侏罗系中统延安组， 依据岩性、 岩相、 旋回结构及煤层特征等划分为三段， 自下而上依次为第一段、第二段和第三段。 （1）延安组第一段（J2y1） 底部为灰褐色铝质泥岩或铝质粉砂岩，团块状。成分以水云母、高岭石为主，含褐铁 矿与菱铁矿质鲕粒， 顶部见植物根系化石。 中部为厚煤层(3 号煤层)， 为区内主要可采煤层。 上部为深灰色泥岩、 砂质泥岩、 夹细砂岩薄层， 具水平层理、 波状层理， 含植物叶部化石。 结合煤岩特征，该段在煤系地层沉积初期，由高位泥炭沼泽向低位沼泽演变，成煤物质沉 积与盆地下沉速度比较稳定，形成巨厚煤层。后期由于盆地沉降速度加快，沉积物质以粗 碎屑、 泥质为主， 结束了成煤过程。 井田东部外围为普化古河道区， 岩性相变为粗碎屑岩， 上部为灰灰黑色泥岩、砂质泥岩夹粉细砂岩与煤线，中下部为灰白色中粗粒砂岩与含砾 粗砂岩，横向与铝质泥岩、厚煤层成同期异相沉积。本段沉积较广，厚度 059.04m(G15-4 号孔)，一般 30m 左右。 （2）延安组第二段（J2y2） 岩性为深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩与各种粒级的砂岩互层，夹炭质泥岩及次要可 采煤层(2 煤层)。底部为一层厚度较大的中粗粒砂岩，与第一段为界。 第二段岩性岩相变化较大。中粗粒砂岩色浅粒粗，成分为石英、长石，分选差，含 石英砾石、泥砾，局部钙质、硅质胶结，坚硬。粉细砂岩为浅灰色，分选中等，胶结疏松， 具小型斜层理、斜波状层理、波状层理与脉状层理，其中以斜波状层理为特征，含植物化 石碎片、碎屑，为河漫相沉积。泥质岩灰深灰色，具水平纹理，含植物化石，为河漫及 局部泥炭沼泽相沉积。 本段沉积普遍， 受后期冲刷剥蚀， 保存厚度不全。 厚度 052.63(G33-7 号孔)，一般 35m 左右。 （3）延安组第三段（J2y3） 受后期强烈剥蚀， 在局部地段残留。 仅见于井田东部低洼地带的 X6、 X9、 X10、 X12、 X14、 X15 号孔及中部低洼地带的个别孔。 岩性为灰白色中粗粒砂岩与灰色粉细砂岩夹砂 质泥岩，顶部出现玫瑰红色含铝泥岩。 第三段岩性与沉积特征与第二段相似。其差异为：砂岩中石英含量减少，长石与碎屑 含量增高，成熟度变差，泥岩中铝质含量增高，特别是顶部紫杂色的出现，标志着成煤环 境的结束。本段厚 025.78m(X10 号孔)，平均 18.56m。 1.3.2 煤层煤层 （1）含煤性 延安组按沉积特点及含煤性分为三段，郭家河井田主要发育第一段和第二段，第三段 在井田东部及中部个别钻孔可见。其中第三段含 1 煤层，第二段含 2 煤层，第一段含 3 煤 层。1、2 煤层为不可采煤层，3 煤层为大部可采煤层。 （2）可采煤层 井田内煤层，参照煤炭资源地质勘探规范说明1、2 煤层不可采，无开采价值，3 煤层为大部可采，为主要可采煤层(见表 1-2)。对 3 煤层叙述如下： 3 煤层位于第一段，下距延安组底界面 0.3823.28m(X4 号孔)，平均 6.36m，上距第二段 中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 13 页 底部砂岩 019.63m(24 号孔)，平均 2.48m。 井田内 3 煤层见煤点共 100 个，厚度 0.5526.83m（X12 孔） ，平均 11.57m。无夹矸见 煤点 37 个，1-2 层薄夹矸的 51 个点，共占总见煤点数的 88%，结构以简单较简单为主。 34 层夹矸的 8 个点，58 层夹矸的仅 4 个点，多分布于井田东部临近普化古河道区和西 表表1 1 - - 2 2 煤 层 特 征 表煤 层 特 征 表 含煤段 煤层 编号 见煤点 (个) 可采点 (个) 煤层厚度(m) 平均 最大最小 含煤面积（km2） 可采面积（km2） 可采性 第一段 3 100 99 12. 5 70. 855. 0 66.3 70.2 大部可采 部边缘的古隆起部位。煤厚标准差 7.2，变异系数 56%，为较稳定煤层，是该井田最主要 的具有开采价值的煤层。含煤面积 66.3m2，可采面积 66.3km2，其沉积规律是：古地貌隆 起部位沉积薄或缺失，凹陷部位沉积厚，近河道区与湖泊区沉积薄，远河道与湖泊区沉积 厚。 本井田的厚煤带位于菜子沟丈八沟凹陷， 可采厚度 1.1026.55m （X12 孔） 。 以 05 勘 探线为界，东部煤层厚度大，平均 6.30m，西部煤层厚度小，平均 4.21m。 3 煤层一般不含夹矸或含 12 层夹矸，占总见煤点数的 88%，含 3 层以上夹矸的见煤 点仅占 12%，因此属简单较简单结构煤层。夹矸一般位于煤层上部或下部，矸石厚度 0.050.60m，含矸率 05.8%，最多 13.7%。夹矸岩性为炭质泥岩、泥岩及泥质粉砂岩。其 变化规律是：厚煤层夹矸多，薄煤层夹矸少，煤层顶、底部夹矸多，中部夹矸少，局部地 段分岔为 23 个分煤层。 3 煤层顶板为深灰色泥岩、砂质泥岩，一般厚度 1.00m 左右，亦有炭质泥岩伪顶，厚 度 0.100.80m(G33-4 号孔)，个别地段直接与第二段底部砂岩接接触。底板为灰褐色铝土 质泥岩或铝土质粉砂岩，一般厚度 5.00m，最大厚度 23.28m(X4 号孔)，局部亦有炭质泥岩 伪底最大厚度 8.60m(G16-3 孔)。 1.3.3 煤质煤质 （1）煤的物理性质和煤岩特征 1）煤的物理性质 本井田煤层属低变质烟煤，物理性质相似，煤层物理性质见表 1-3。 由表可见，煤层的物理性质变化不大，均为黑色，条痕褐黑、棕褐色，沥青光泽，内 生裂隙不甚发育，裂隙被方解石脉或黄铁矿薄膜填充。3 煤层为条带状，线理状，似均一 状结构。层状构造，具贝壳状、阶梯状断口。 2）煤岩特征宏观煤岩组分： 宏观煤岩组分：3 煤层以亮煤、暗煤为主，夹镜煤条带。煤层局部丝炭比较富集， 呈薄片状或细条带状夹于其它组分之中。 宏观煤岩类型： ，3 煤层以半亮型煤为主，其顶部为半暗型煤，底部为半暗、暗淡 型煤。 中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 14 页 显微煤岩组分：煤层的显微结构具有多种类型，主要有条带状、透镜状、细条带 状、线理状等。 （2）煤的化学性质和工艺性能 1）煤的工业分析 表表 1-3 煤层的物理性质煤层的物理性质 煤层 物性 3 煤 3-1煤 颜色 黑色 黑色 条痕 棕色 棕色 光泽 沥青 沥青 结构 条带状、均一状、线理状 条带状、均一状、线理状 构造 层状 层状 内生裂隙(条/cm) 7-10/5 7-10/5 断口 贝壳状、阶梯状 贝壳状、阶梯状 火焰 焰长、烟浓、微膨不膨 焰长、烟浓、微膨不膨 视密度 1.43 1.41 真密度 1.59 1.50 普氏硬度系数 2.1 2.1 岩石类型 半亮、半暗型 半亮、半暗型 煤的工业分析和元素分析可以近似地反映煤层有机物和无机物的化学性质。各煤层性 质分析成果详见表 1-4。 水分(Mad) 煤层原煤空气干燥基水分(Mad)在3.09%12.64%之间， 综合平均值为8.05%8.35%。 煤层浮煤水