采矿工程毕业设计（论文）-赵家寨煤矿2.4Mta新井设计【全套图纸】.pdf

编号： （ ）字 号 本科生毕业设计（论文） 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 题目： 赵家寨煤矿 2.4Mt/a 新井设计 郑州矿区“三软”不稳定煤层巷道支护技术分析 姓名： 学号： 班级： 采矿工程 2007- 1 班 二一一年六月 中 国 矿 业 大 学 本科生毕业设计 姓 名： 学 号： 学 院： 矿 业 工 程 矿 业 工 程 专 业： 采 矿 工 程 采 矿 工 程 设计题目： 赵家寨煤矿 赵家寨煤矿 2.4Mt/a 新井设计 新井设计 专 题：郑州矿区“三软”不稳定煤层巷道支护技术分析郑州矿区“三软”不稳定煤层巷道支护技术分析 指导教师： 职 称： 教 授 教 授 2011 年 6 月 徐州 中国矿业大学毕业论文任务书 学院 矿业工程 专业年级 采矿工程 2007 级 学生姓名 任务下达日期：任务下达日期： 2011 年年 1 月月 14 日日 毕业论文日期：毕业论文日期：2011 年年 3 月月 14 日至日至 2011 年年 6 月月 9 日日 毕业论文题目：赵家寨煤矿毕业论文题目：赵家寨煤矿 2.4Mt/a 新井设计新井设计 毕业论文专题题目：郑州矿区“三软”不稳定煤层巷道支护技术分析毕业论文专题题目：郑州矿区“三软”不稳定煤层巷道支护技术分析 毕业论文主要内容和要求：毕业论文主要内容和要求： 根据采矿工程专业毕业设计大纲，本毕业设计分为一般部分、专题部分 和翻译部分，具体包括： 根据采矿工程专业毕业设计大纲，本毕业设计分为一般部分、专题部分 和翻译部分，具体包括： 1、 一般部分： 赵家寨煤矿、 一般部分： 赵家寨煤矿 2.4Mt/a 新井设计， 主要内容包括： 矿井概况、 矿井工作制度及设计生产能力、井田开拓、首采区设计、采煤方法、矿井通 风系统、矿井运输提升等。 新井设计， 主要内容包括： 矿井概况、 矿井工作制度及设计生产能力、井田开拓、首采区设计、采煤方法、矿井通 风系统、矿井运输提升等。 2、专题部分：郑州矿区“三软”不稳定煤层巷道支护技术分析。、专题部分：郑州矿区“三软”不稳定煤层巷道支护技术分析。 3、 翻译部分： 完成近、 翻译部分： 完成近 3- 5 年国外期刊上与采矿或煤矿安全有关的科技论 文翻译一篇，要求不少于 年国外期刊上与采矿或煤矿安全有关的科技论 文翻译一篇，要求不少于 3000 字符。字符。 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 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 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。 一般部分为赵家寨煤矿 2.4Mt/a 新井设计。赵家寨煤矿位于河南省新郑市，区内交通 十分便利。井田东西走向长 13.5km，南北倾向宽 34km，井田面积约 47km2。井田内可 采煤层共有 4 层，主采煤层为二1煤。井田内二1煤倾角在 014之间，平均厚度 5.5m。 矿井工业储量为 358.64Mt，可采储量为 244.17Mt，设计服务年限 72.6a。矿井正常涌水量 为 600m3/h，最大涌水量为 650m3/h。矿井相对瓦斯涌出量为 4.436m3/t，绝对瓦斯涌出量 为 30.806m3/min，属低瓦斯矿井。煤层无自然发火倾向，但煤尘有爆炸危险性。 根据井田地质条件，提出四个技术上可行的开拓方案。方案一：立井两水平开拓，暗 斜井延深，东翼设一辅助水平；方案二：立井两水平开拓，暗立井延深，东翼设一辅助水 平；方案三：立井三水平开拓，暗斜井延深，东翼设一辅助水平；方案四：立井三水平开 拓，暗立井、暗斜井延深，东翼设一辅助水平。通过粗略和详细技术经济比较，最终确定 方案一为最优方案。一水平标高- 200m，二水平标高- 500m，东翼辅助水平标高- 390m。整 个井田划分为 9 个带区和 1 个采区。 考虑到井田东西走向较长， 矿井生产前期采用中央并 列式通风方式，后期根据需要在井田东西两翼增加两个边界回风井。 矿井采用带区式准备方式， 工作面设计长度 210m， 采用综合机械化放顶煤采煤工艺。 矿井年工作日为 330d，昼夜净提升时间为 16h。矿井采用“三八”制工作制度，两班生产， 一班检修。生产班每班完成 3 个采煤循环，检修班完成 1 个采煤循环。循环进尺为 0.8m， 日产量为 7562.38t。 矿井煤炭采用胶带输送机运输， 辅助运输采用蓄电池式电机车牵引固定箱式矿车。 主 井采用两对 12t 底卸式箕斗提煤， 副井采用一对 1.5t 矿车双层四车加宽罐笼运送物料和升 降人员。 专题部分题目为：郑州矿区“三软”不稳定煤层巷道支护技术分析。主要分析了郑州 矿区“三软”不稳定煤层巷道失稳破坏的原因，并提出了相应的控制技术措施和控制郑州 矿区“三软”煤巷支护失效和巷道围岩变形的机制。 翻译部分主要内容是关于巷道掘进巷道掘进过程中粉尘影响因素的数值模拟研究， 英 文题目为：Numerical simulation of the factors infl uencing dust in drilling tunnels: Its application。 关键词：关键词：立井；两水平；带区；综合机械化放顶煤；中央并列式通风 ABSTRACT This design includes three parts: the general design, the monographic study and the translation. The general design is about a 2.4 Mt/a new underground mine design of Zhaojiazhai Coal Mine. Zhaojiazhai Coal Mine lies in the west of Xinzheng City, Henan province. The transportation in the mining area is very convenient. Its about 13.5 km on the strike and 45 km on the dip, with the 47 km2 total area. There are 4 minable coal seam. The main aquifer coal seam is 2- 1 coal seam with an average thickness of 5.5 m, and the dip of 2- 1 coal seam is 014. The proved reserves of this coal mine are 358.64 Mt and the minable reserves are 244.17 Mt, with a mine life of 72.6 a. The normal mine inflow is 600 m3/h and the maximum mine inflow is 650 m3/h. The mine relative gas emission quantity is 4.436 m3/t, and the absolute gas emission quantity is 30.806 m3/min. Thus, it is a low gas mine. The coal seam has no spontaneous combustion tendency, but the coal dust has explosion hazard. Based on the geological conditions of the mine, I bring forward four available project in technology. The first is vertical shaft development with two mining levels, the deep extension of blind slope, and an auxiliary level is set on the east wing; the second is vertical shaft development with two mining levels, the deep extension of blind shaft, and an auxiliary level is set on the east wing; the third is vertical shaft development with three mining levels, the deep extension of blind slope, and an auxiliary level is set on the east wing, and the last is vertical shaft development with three mining levels, the deep extension of blind slope and blind shaft, and an auxiliary level is set on the east wing. The first project is the best comparing with other three projects in technology and economy. The first mining level is - 200m, the second mining level is - 500m, and the auxiliary level on the east wing is - 390m. The mine field is divided into nine strip districts and one mining district. Taking into account the long distance in the east and west direction, The type of mine ventilation is the centralized juxtapose ventilation at the beginning period. At the later period, The type of mine ventilation is the centralized juxtapose ventilation two wings diagonal ventilation. Designed first mining district makes use of the method of the mining district preparation. The design length of working face is 210 m, which uses fully mechanized mining with top coal caving technology. The working days in one year are 330. Everyday it takes 16 hours in lifting the coal. The operation mode in the mine is “three- eight” with two teams mining and the other overhauling. Every mining team makes three working cycle, and the overhauling team makes one working cycle. So everyday there are 7 working cycles. The advance of a working cycle is 0.8 m, and the quantity of 7562.38 ton coal is maked everyday. Main roadway makes use of belt conveyor to transport coal resource, and mine car to be assistant transport. The main shaft uses two double 12 t skips to lift coal and the auxiliary shaft uses a twins wide 1.5 t four- car double- deck cage to lift material and personnel transportation. The monographic study entitled “Analysis on “Three- soft” unstable coal seam roadway support technology of Zhengzhou mining area”. The study mainly analyse the instability failure reasons of “Three- soft” unstable coal seam roadway in Zhengzhou mining area. And the corresponding control measures and control mechanism on surrounding rock are raised in this study. The translated academic paper is about Numerical simulation of the factors infl uencing dust in drilling tunnels. Its title is “Numerical simulation of the factors infl uencing dust in drilling tunnels: Its application”. Keywords: shaft; two mining levels; strip district; fully mechanized mining with top coal caving; centralized juxtapose ventilation 目 录 一般部分一般部分 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 . 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 气象、地震 . 2 1.1.4 水文情况 . 2 1.1.5 矿区经济概况 . 2 1.1.6 水源及电源 . 2 1.2 井田地质特征 . 3 1.2.1 井田煤系地层 . 3 1.2.2 井田地质构造 . 5 1.2.3 井田水文地质特征 . 6 1.3 煤层特征 . 8 1.3.1 可采煤层赋存特征 . 8 1.3.2 煤质 . 10 1.3.3 煤层开采技术条件 . 12 2 井田境界和储量井田境界和储量 . 13 2.1 井田境界 . 13 2.1.1 井田范围 . 13 2.1.2 开采界限 . 13 2.1.3 井田尺寸 . 13 2.2 矿井工业储量 . 13 2.2.1 储量计算基础 . 13 2.2.2 井田地质勘探 . 14 2.2.3 矿井工业储量计算 . 14 2.3 矿井可采储量 . 15 2.3.1 安全煤柱留设原则 . 15 2.3.2 矿井保护煤柱损失量 . 16 2.3.3 矿井设计可采储量 . 17 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 . 19 3.1 矿井工作制度 . 19 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 . 19 3.2.1 矿井设计生产能力 . 19 3.2.2 确定依据 . 19 3.2.3 服务年限 . 20 3.2.4 井型校核 . 20 4 井田开拓井田开拓 . 22 4.1 井田开拓基本问题 . 22 4.1.1 确定井筒（硐）形式、数目、位置及坐标 . 22 4.1.2 工业场地的位置 . 24 4.1.3 开采水平的确定及带区、采区的划分 . 24 4.1.4 主要开拓巷道 . 24 4.1.5 开拓方案比较 . 24 4.2 矿井基本巷道 . 32 4.2.1 井筒 . 32 4.2.2 井底车场及硐室 . 32 4.2.3 主要开拓巷道 . 39 5 准备方式带区巷道布置准备方式带区巷道布置 . 43 5.1 煤层地质特征 . 43 5.1.1 带区位置 . 43 5.1.2 带区煤层特征 . 43 5.1.3 煤层顶底板岩石构造情况 . 43 5.1.4 水文地质 . 43 5.1.5 地质构造 . 43 5.2 带区巷道布置及生产系统 . 43 5.2.1 带区准备方式的确定 . 43 5.2.2 带区位置及范围 . 44 5.2.3 带区巷道布置 . 44 5.2.4 带区生产系统 . 44 5.2.5 带区内巷道掘进 . 45 5.2.6 带区生产能力及采出率 . 46 5.3 带区车场选型计算 . 47 5.3.1 带区车场的形式 . 47 5.3.2 带区车场的调车方式 . 48 5.3.3 带区主要硐室布置 . 48 6 采煤方法采煤方法 . 49 6.1 采煤工艺方式 . 49 6.1.1 带区煤层特征及地质条件 . 49 6.1.2 确定采煤工艺方式 . 49 6.1.3 回采工作面参数 . 50 6.1.4 回采工艺及工作面设备选型 . 50 6.1.5 采煤工作面支护方式 . 54 6.1.6 端头支护及超前支护方式 . 56 6.1.7 各工艺过程注意事项 . 57 6.1.8 回采工作面正规循环作业 . 58 6.2 回采巷道布置 . 60 6.2.1 回采巷道布置方式 . 60 6.2.2 回采巷道参数 . 60 7 井下运输井下运输 . 62 7.1 概述 . 62 7.1.1 井下运输设计的原始条件与数据 . 62 7.1.2 运输距离和货载量 . 62 7.1.3 井下运输系统 . 62 7.2 带区运输设备选型 . 63 7.2.1 设备选型原则 . 63 7.2.2 带区运输设备的选型及能力验算 . 63 7.3 大巷运输设备选型 . 66 7.3.1 运煤设备 . 66 7.3.2 辅助运输设备选择 . 66 8 矿井提升矿井提升 . 68 8.1 矿井提升概述 . 68 8.2 主副井提升 . 68 8.2.1 主井提升 . 68 8.2.2 副井提升 . 70 9 矿井通风及安全矿井通风及安全 . 72 9.1 矿井通风系统选择 . 72 9.1.1 矿井概述 . 72 9.1.2 矿井通风系统的确定 . 72 9.1.3 带区通风系统的确定 . 74 9.1.4 矿井通风容易与困难时期的确定 . 75 9.2 带区及全矿所需风量 . 76 9.2.1 采煤工作面实际需风量 . 76 9.2.2 掘进工作面实际需风量 . 79 9.2.3 硐室需风量 . 80 9.2.4 其它巷道需风量 . 81 9.2.5 矿井所需总风量 . 81 9.2.6 风量分配及风速验算 . 81 9.3 全矿通风阻力的计算 . 82 9.3.1 矿井通风总阻力计算原则 . 82 9.3.2 矿井最大阻力路线 . 82 9.3.3 矿井通风阻力计算 . 82 9.3.4 矿井通风总阻力 . 84 9.4 矿井通风设备选型 . 84 9.4.1 主要通风机选型 . 84 9.4.2 电动机选型 . 86 9.4.3 主要通风机附属装置 . 87 9.5 防治特殊灾害的安全措施 . 87 9.5.1 预防瓦斯灾害的措施 . 87 9.5.2 预防煤尘灾害的措施 . 88 9.5.3 预防井下火灾的措施 . 89 9.5.4 预防井下水灾的措施 . 89 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 . 90 参考文献参考文献 . 92 专题部分专题部分 郑州矿区“三软”不稳定煤层巷道支护技术分析郑州矿区“三软”不稳定煤层巷道支护技术分析 . 93 1 绪论绪论 . 93 1.1 研究意义 . 93 1.2 国内外研究概况 . 93 1.2.1 软岩巷道工程支护理论的研究现状 . 94 1.2.2 软岩巷道支护技术研究现状 . 95 1.3 问题的提出 . 97 2 “三软”煤层巷道的工程特征及变形失稳的研究“三软”煤层巷道的工程特征及变形失稳的研究. 98 2.1“三软”煤层巷道的工程特征 98 2.1.1“三软”煤层的定义 98 2.1.2“三软”煤层巷道的基本力学属性及工程力学特性 98 2.2“三软”煤层巷道变形失稳的研究 99 2.2.1“三软”煤层巷道变形破坏的特点及形式 99 2.2.2“三软”煤层巷道变形失稳力学机理 100 2.2.3“三软”煤层巷道稳定性的主要影响因素 101 2.3“三软”煤层巷道支护的基本原则与主要维护方法 102 2.3.1“三软”煤层巷道的支护原则 102 2.3.2“三软”煤层巷道的主要维护方法 102 3 郑州矿区“三软”煤层巷道支护技术分析郑州矿区“三软”煤层巷道支护技术分析 . 102 3.1U 型钢支架结构稳定性 103 3.1.1U 型钢支架工作原理 103 3.1.2U 型钢支架结构失稳原因分析 103 3.2U 型钢支架结构稳定性控制技术 104 3.2.1 支护结构补偿原理 . 104 3.2.2 支护结构补偿体力学特性 . 104 3.2.3 支护结构补偿的基本原则 . 105 3.3 郑州矿区“三软”煤层巷道高强稳定型支护技术方案 . 105 3.3.1 告成煤矿巷道失稳破坏特征分析 . 105 3.3.2 巷道失稳破坏原因分析 . 105 3.3.3 高强稳定型支护技术方案 . 106 4 结论结论 . 108 参考文献参考文献 . 108 翻译部分翻译部分 英文原文 . 110 中文译文 . 119 致谢致谢 . 127 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 1 页 1 矿区概述及井田地质特征 1.1 矿区概述 1.1.1 地理位置地理位置 赵家寨井田位于河南省新郑市， 行政区划属新郑市辛店镇和城关镇及新密市大隗镇管 辖。井田北部以大隗断层为界，南部西段以欧阳寺断层为界，南部东段以新密公路为界， 西部以二1煤- 800m 底板等高线为界，东部以贾梁断层和二1煤露头线为界。其地理坐标 为：东经 11334001134300，北纬 342330342630。 矿区内已形成非常便利的交通网络。G107 国道、郑新公路、京广铁路、京珠高速、 郑石高速公路从井田东侧通过， 新密公路从井田南部通过。 新密铁路从井田北部通过至新 郑东站与京广铁路接轨，登（封）杞（氏）762mm 地方窄轨铁路从井田南部通过。区 内公路以新郑市为中心， 可通往郑州 （40km） 、 新密 （48km） 、 禹县 （38km） 、 平顶山 （110km） 、 许昌（74km）等地。新郑国际机场位于井田的东北部。矿井交通位置见图 1- 1。 图 1- 1 矿井交通位置图 1.1.2 地地形形、地、地貌貌 矿区内地表绝大部分被第三、 四系冲积层覆盖， 为平原微丘地形。 地势总体较为平坦， 仅西北部冲沟较为发育， 西部边缘地带出现一些小丘陵和零星突起。 井田内海拔标高一般 在+100+175m 之间，平均约+125m，相对高差约为 75m。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 2 页 1.1.3 气象、地震气象、地震 本区属大陆性半干旱气候，其特点是干湿季节性交替明显，年温差较大，四季分明， 夏季炎热，冬季寒冷，春秋两季气候宜人。年平均气温 14.1，月最高气温 38.6（1976 年 6 月） ， 月最低气温为- 8.1 （1977年1月） 。 每年69月为雨季， 年最大降水量为977.1mm （1954 年） ，最小降水量为 213.9mm（1985 年） ，年均降水量为 592.6mm。年蒸发量为 16802041mm。本区风向风力随季节交替变化，夏季多东南风和南风，冬季多西北风和 北风，年平均风速 2.37m/s，最大风速为 18m/s。月平均相对湿度 8 月最大为 83%，1 月最 小为 63%，年平均相对湿度为 70%。年均霜期为 159 天，年均雾日为 32 天。结冰期一般 为 12 月至翌年 3 月，冻土深度为 100150mm，积雪厚度 150200mm。 根据河南省地震局资料，本区历史上未发生过大的地震，按照建筑抗震设计规范 （GB500112001）附录 A我国主要城镇抗震设防烈度设计基本地震加速度和设计地震 分组 划分， 本矿井所在地区新郑市抗震设防烈度为 7 度， 设计基本地震加速度值为 0.10g， 设计地震分组为第一组。 1.1.4 水文情况水文情况 本区主要河流为双洎河，属淮河水系。双洎河上游有洧、溱二源，洧水发源于登封东 北阳城山 （马岭山） ， 入新郑境约 4km， 溱水发源于新密市白寨乡牌坊沟， 入新郑境约 1km， 洧、溱二水于邓湾寨西汇合，以下河段称为双洎河。双洎河在新郑市境内流经戴湾、人和 寨、云湾、泥河寨、市区、双龙寨，至梨河镇黄湾村出境入长葛，至扶沟县北流入贾鲁河。 新郑市境内河段全长 35.5km， 河床宽度 1030m， 河底平均低于地面 16m， 正常流量 2m3/s， 平均行水深度 0.5m，河底坡降 1/2001/1200，河底岩性为沙壤土。双洎河为常年性河流， 该河自西北向东南流经本井田。河流流量受季节影响较大，旱季较小，雨季较大。根据新 郑市人和寨观测站资料，最大洪水流量为 256m3/s，洪水位标高为+122.33m。 1.1.5 矿区经济概况矿区经济概况 新郑市总面积 873km2，人口 62 万。近几年来社会经济发展速度很快，初步形成了以 卷烟、化工、电力、医药、建材、食品加工为主，门类较为齐全的工业经济和以大枣、无 公害节水莲藕、畜禽养殖为主的生态农业产业体系，旅游、商贸、房地产等三大产业齐头 并进、协调发展。经过大力推进产业结构的战略性调整，全市已形成煤炭、烟草、电力、 医药、食品、建材、化工等特色支柱产业。 赵家寨煤矿工业场地位于新郑市辛店镇，辛店镇现代通讯设施完备，信息传播方便、 快捷， 通讯网络与全国联网运行。辛店镇镇域企业 260 家，初步形成了能源、建材、机电、 化工、食品、卷材六大支柱产业。围绕能源开发，辛店镇已形成煤电、水泥、焦炭、铝等 产业链，被新郑市委、市政府确定为能源建材工业园。 1.1.6 水源及电源水源及电源 本矿井地下水丰富，预计矿井正常涌水量为 600m3/h，井下排水经处理后，可供矿井 生产和生活之用。 矿井电源取自矿井正东约 7km 处胡庄 110kV 变电站和矿井正南约 2km 处辛店兴龙 110kV 变电站。 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 3 页 1.2 井田地质特征 1.2.1 井田煤系地层井田煤系地层 本区地层区划属华北地层区华北平原地层分区之嵩箕小区。 区内仅西部及其外围的许 岗三岔口一带有二叠系上统平顶山砂岩和三叠系下统金斗山砂岩出露， 绝大部分为新生 界掩盖。地层以沉积岩系为主，其次为变质岩系，未发现火成岩。区内出露地层由老到新 有前震旦系、震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、第三系、第四系。 赵家寨井田内地层均被新生界地层覆盖，由老到新依次为寒武系上统、奥陶系中统、 石炭系中上统、二叠系及第三、四系，简述如下： 1）寒武系上统长山组（3ch） ：钻孔揭露最大厚度为 154.41m，岩性以灰、灰白色 厚层状白云质灰岩为主，夹薄层状泥灰岩、钙质泥岩、砂质泥岩及鲕状石灰岩。裂隙具方 解石脉，见不规则状溶洞。与下伏地层平行不整合（假整合）接触。 2）奥陶系中统马家沟组（Q2m） ：钻孔揭露厚度为 25.3379.95m，平均 54.70m。为灰 色中厚层状石灰岩，上部夹泥灰岩，下部夹砾屑灰岩，底部为钙质泥岩和砂质泥岩，与下 伏地层平行不整合接触。 3）石炭系（C） 缺失下统，中上统揭露厚度 49.36131.39m，平均 86.71m。 （1）中统本溪组（C2b） 以铝质泥岩为主，含黄铁矿、菱铁矿结核，局部夹中细粒砂岩，偶含薄煤一层。组 厚平均 8.93m，与下伏地层平行不整合接触。 （2）上统太原组（C3t） 自一1煤层底板的根土岩至一9煤层顶板的菱铁质泥岩或L9灰岩顶， 厚度平均77.78m。 由灰岩、砂岩、砂质页岩、泥岩和煤层组成，据岩性可分为上、中、下三段。 下段（下部灰岩段） ：自本组底部至 L4灰岩顶部。厚度 17.7643.40m，平均 27.27m。 以石灰岩、煤层为主，夹砂质泥岩、泥岩。含灰岩四层（L1L4） ，其中 L1灰岩普遍发育， 为本区标志层，常与 L2灰岩合并为一层，总厚度平均 12m。含煤四层，其中一1煤层大 部可采，一3、一4煤层偶尔可采。 中段 （中部碎屑岩段） ： 自 L4灰岩顶部至 L7灰岩底部， 厚 21.5854.00m， 平均 33.70m。 以砂岩、砂质泥岩、泥岩为主，夹二层透镜状石灰岩(L5、L6)及薄煤 3 层(一5、一6、一 7)。L5、L6灰岩常相变为砂岩，该砂岩为浅灰色中细粒石英砂岩，局部含细砾。 上段（上部灰岩段） ：自 L7灰岩底部至一9煤层顶板的菱铁质泥岩或 L9灰岩顶，厚 9.5826.96m，平均 16.81m。以石灰岩、砂质泥岩、泥岩为主，夹薄煤 2 层(一8、一9)， 一9煤层偶可采，一8煤层不可采。含灰岩三层，其中 L7石灰岩普遍发育，平均 6m，常 与厚约 3m 的 L8石灰岩合并为一层，L9石灰岩不稳定，常相变为菱铁质泥岩。本组与下 伏地层整合接触。 4）二叠系（P） 区内西部有零星出露。据钻孔揭露，井田内二叠系保留不全，石千峰组上部第四段与 第三段上部受蚀殆尽。保留厚度 661.781037.16m，平均 829.46m，含煤 24 层，分上下两 统，与下伏地层整合接触。 （1）下统山西组（P1sh） 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 4 页 自一9煤层顶板的菱铁质泥岩或 L9灰岩顶至砂锅窑砂岩底，厚 53.36104.65m，平均 75.49m，由砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成，含煤 6 层，产大量植物化石。据其岩性 特征自下而上可分为大占砂岩段、香炭砂岩段和小紫泥岩段。 大占砂岩段：自本组底至二 3煤层底，厚 20.8937.63m，平均 27.82m。下部的二1 煤层底板砂岩为深灰、灰黑色条带状细粒砂岩。中部的二l煤层全区可采，是本区主要可 采煤层。上部的大占砂岩为灰色中细粒砂岩，厚 1.9220.98m，平均 11.66m，层面富含白 云母及炭质薄膜，其下的二2煤层不发育。 香炭砂岩段：自二3煤层底至二4煤层顶板砂岩底，厚 19.3636.12m，平均 27.55m， 由深灰色中细粒砂岩、砂质泥岩、泥岩与煤层组成。下部的二3煤层大部可采，直接顶板 为深灰、 黑灰色泥岩或砂质泥岩。 中部的香炭砂岩为深灰色中细粒砂岩， 平均厚度 6.31m， 含菱铁质线理及结核。上部为黑灰、深灰色泥岩及砂质泥岩，含菱铁质假鲕和结核，夹不 稳定的二4煤层。 小紫泥岩段： 自二4煤层顶板砂岩底至砂锅窑砂岩底， 厚 13.1130.90m， 平均 20.12m。 下部为浅灰色含菱铁质中细粒长石石英砂岩，泥硅质胶结，厚约 7m。中上部为灰紫色的 小紫泥岩，厚 13.12m，含铝质及菱铁质假鲕，局部具鲕状结构，夹薄层绿灰色细粒砂岩 及不可采煤层 2 层（二5、二6） 。本组与下伏地层整合接触。 （2）下统下石盒子组（P1x） 自砂锅窑砂岩 （Ss） 底界至田家沟砂岩 （St） 底界， 厚 230.99370.68m， 平均 283.72m。 含三、四、五、六共 4 个煤段，其岩性由砂岩、砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩及极不稳定的 薄煤层组成。各煤段划分均以其煤段底部的砂岩为界，其中三煤段不含煤层，四、五、六 煤段见薄煤 12 层，不可采或偶尔可采。本组与下伏地层整合接触。 （3）上统上石盒子组（P2s） 自田家沟砂岩(St)底界至平顶山砂岩（Sp）底界，厚 208.94311.28m，平均 265.25m。 含七、八、九共 3 个煤段，其岩性由灰、灰绿、浅灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及细中 粒砂岩及少量薄煤层组成。本组与下伏地层整合接触，产少量动植物化石。 （4）上统石千峰组（P2sh） 下起平顶山砂岩（Sp）底界，上部地层由于被剥蚀而至基岩面。本组属含煤岩系盖 层，厚 168.49250.99m，平均 205m，与下伏地层呈假整合接触。本组岩性主要由灰绿、 浅灰色厚层状中粒长石石英砂岩， 薄层暗紫红色和兰灰色泥岩、 砂质泥岩及灰绿色粉砂岩 组成。平顶山砂岩厚 48.4970.55m，平均 55m。岩性为灰白、浅灰色厚层状中粗粒长石 石英砂岩，坚硬，耐风化。 5)上第三系（N） 与下伏地层呈不整合接触，厚度由西向东逐渐增大，厚度 0656.85m，平均 260m。 岩性以粘土、砂质粘土为主，弱固结至半固结，夹粉砂、细砂层，含泥质团块及钙质结核。 下部夹砾石层，底部有一层底砾岩，厚 026.11m，平均 4.17m。西部边缘附近底部见有 灰白色泥灰岩。 6）第四系（Q） 第四系地层遍布全区， 广泛分布于平川、 沟谷及河床阶地。 总厚度 0175m， 平均 45m。 下部为亚砂土夹亚粘土，局部为亚粘土夹砂砾石层。中部为砂土、亚砂土、含钙质结核， 局部为亚粘土夹砂砾石层。上部由粉砂质粘土、亚砂土及粉、细砂层组成，夹透镜状粘土 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 5 页 层。 地质综合柱状图见图 1- 2。 灰、深灰色，砂质泥岩、泥岩夹灰色细砂岩，含白云母片、黄铁矿晶粒和薄膜，中 上部常含薄煤。 灰色，细中粗粒石英砂岩，含白云母片、黄铁矿晶粒和结核，粒度由上向下变粗， 具平行层理和交错层理，底部常为深灰色砂质泥岩夹生物屑石灰岩，含不稳定薄煤。 深灰色，含泥质、燧石及生物屑石灰岩2层，夹砂质泥岩、泥岩薄层，含薄煤2层。 灰、深灰色，生物碎屑石灰岩夹燧石灰岩，含次生方解石脉，中部夹不稳定薄煤。 黑色，粉粒状、碎块状光亮型，煤种为贫和无烟煤，中上部常含夹矸1层，大部可采。 深灰色，泥岩、砂质泥岩，局部下部夹细中粒砂岩。 灰、浅灰及紫红色，铝质泥岩，局部夹浅灰色，中粒石英砂岩，中上 部偶含1层煤，个别厚度达可采。 灰至深灰色，石灰岩，局部含炭质薄膜及缝合线，微晶质结构，厚层状构造。 灰色，角砾状灰岩夹石灰岩，角砾呈椭圆状次棱角状，直径1050毫米。 上部深灰至灰黑色，泥岩含炭质，中下部为灰、灰绿色钙质泥岩及砂质泥岩。 下部夹不稳定薄煤1层。 波状层理发育。 砂锅窑砂岩 小紫 泥岩 二6 二5 二3 二4 香炭砂岩 二2 二1 一8 一7 一6 一4 一3 一2 一1 一0 一5 1275.87 9.00 1266.87 15.00 1251.87 30.70 1221.17 8.93 1028.27 10.03 1050.91 17.64 1058.97 8.06 1072.09 13.12 1079.09 7.00 1091.09 12.00 1105.32 14.23 1106.69 1.37 1123.69 17.00 1129.19 5.50 1134.46 5.27 1135.26 0.80 1138.26 3.00 1166.26 14.99 1184.97 18.71 1196.99 12.02 1209.34 12.35 1210.80 1.46 1212.24 1.44 地 层 系 统 地层厚度/m 柱 状 1:500 标志层 及煤层 名 称 岩 性 描 述 界系统组段 累计 厚度 层 厚 Pz C2t C2b 古二 叠 生 下 下 石 盒 子 组 山 西 组 界 石 炭 系 上 统 太 原 组 本 溪 组 奥 陶 系 中 统 马 家 沟 组 1033.27 5.00 1145.27 7.01 1151.27 6.00 P1x P1sP1P C2 C O2mO2O 统系 三 煤 段 上 段 段 中 下 段 中 段 上 段 段 下 大紫泥岩 大占砂岩 二1底 一9 灰、灰绿色，泥岩、砂质泥岩，鲕状结构，含菱铁质结核，具暗紫红色斑块。 灰白、浅灰绿色，细粒长石石英砂岩，夹砂质泥岩，具平行及波状层理。 浅灰、灰绿及紫红色，铝质泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，富含鲕粒和菱铁质结核， 具紫斑和暗斑。 灰白、浅灰色，中粗粒长石石英砂岩，含泥质包裹体，底部含砾，具交错层理， 厚层状。 灰色及浅灰绿色，铝质泥岩，砂质泥岩，具鲕状结构，局部含暗紫色斑块，含不 稳定薄煤。 浅灰色，菱铁质石英砂岩，含白云母片，菱铁质、泥质胶结，厚层状。 灰、深灰色，泥岩、砂质泥岩，含白云母片，局部鲕状结构，含菱铁质结核， 产植物化石，含不稳定薄煤。 浅灰、灰褐色，中粒长石石英砂岩，上部和下部多为深灰色砂质泥岩，含植物化石。 黑色，粉状及片块状半亮型，局部含夹矸，矿区东北部尖灭，其余大部可采。 灰、深灰色，中、细粒长石石英砂岩，含白云母片和炭屑，含黄铁矿结核，上部和下部多 为砂质泥岩，含植物化石，偶含薄煤。 黑色，粉粒状及块状半亮型，局部含夹矸12层，为本区主要可采煤层。 上部为深灰色砂质泥岩，顶部常含薄层炭质泥岩，中下部为灰色细粒长石石英砂岩， 灰色，菱铁质泥岩，局部相变成石灰岩，致密坚硬，比重大，常含方解石脉， 深灰灰色，石灰岩，上部夹灰、深灰色泥岩、砂质泥岩和薄层细粒砂岩。 深灰色，泥岩、砂质泥岩，含白云母片、黄铁矿晶粒和薄膜，顶部含较稳定薄煤1层 深灰灰色，含生物屑燧石灰岩，含燧石结核与条带，致密坚硬。 图 1- 2 地质综合柱状图 1.2.2 井田地质井田地质构造构造 本区主体构造为一两翼地层产状平缓，倾角 315，轴向 NWWSEE 的宽缓背斜构 造。井田内断裂构造发育，共有断层 18 条。全区构造复杂程度中等。 1）褶曲 本区主要褶曲为滹沱背斜。背斜轴走向 120，延展长度约 12km，西北倾伏端被大隗 断层切割， 向东南至 14 勘探线仰起， 轴面近似直立。 北翼地层走向 145160， 倾向 5570， 倾角 615，南翼地层走向 115140，倾向 205230，倾角 312。背斜轴被徐庄断层切 断。该背斜控制了整个区域北部煤层产状，并以其为主，出现了一些宽缓的褶曲。 2）断层 井田内断裂构造发育，勘探阶段共发现断距较大的断层 18 条。除温泉、宁沟两条小 逆断层之外，其它均为正断层。井田内构造方向与区域构造方向相符合，大隗断层、贾梁 断层、 欧阳寺断层构成本区自然边界。 断层走向除大隗断层为近东西向外， 其余均为北西 南东方向。其中落差大于 100m 的断层 5 条，落差 50100m 的断层 5 条，落差 3050m 的 中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计 第 6 页 断层 7 条，落差小于 30m 的断层 1 条。 1.2.3 井田水文地质特征井田水文地质特征 1）地表水 区内有两条河流，双洎河和沂水河。最高洪水位标高，一般为+102.33+103.31m，新 郑市西关双洎河桥位置洪水位标高为+105.68m，其桥面标高为+108.04m，洪水期对地面 建筑无影响，河流距主要开采煤层二1煤约 400m 左右，且对地下水的补给仅限于局部地 段，补给量很小，对开采影响不大。 2）主要含水层与隔水层 （1）含水层 寒武系上统长山组（3ch）白云质灰岩岩溶承压水含水层 该含水层大体上沿滹沱背斜轴部地带，埋藏深度 400m 左右，向北东方向逐渐增加到 1400m。揭露厚度一般 1030m。80 年代天然水位标高+121.46+126.06m，211、1810 补 等孔水位标高分别达 132.46m、129.18m。该含水层与 O2m灰岩含水层为一个统一含水层。 奥陶系马家沟组（O2m）灰岩岩溶裂隙水含水层 该层钻孔揭露厚度 25.3379.95m，平均厚度 54.70m。该层上段为厚层状灰岩，下段 泥质成分增高。岩溶裂隙主要发育于断裂带，滹沱背斜轴部及露头带附近，其标高为 - 225.71- 542.71m。 该含水层强富水，但不均一，主要富水地带为滹沱背斜轴部、露头风化带及断裂带。 钻孔单位涌水量q=0.01431.507L/sm， 80年代水位标高+121.59+122.36m， 水温2329。 该含水层距上覆一1煤层平均 9.43m，是一1煤层底板直接充水岩层。同时，由于该含水 层和 C3tL1- 4、C3tL7- 8灰岩含水层有水力联系，所以对二1煤的开采也有较大影响。 石炭系太原组下段（C3tL1- 4）灰岩岩溶裂隙承压水含水层 该层有 14 层灰岩组成，间夹薄层泥岩、砂质泥岩及薄煤，厚度 13.8642.99m，其 中灰岩厚度 7.434.91m，平均 18.79m。L1、L2常合为一层，二者一般厚 1013m。 该层岩溶裂隙发育， 富水性较强。 溶洞发育标高为- 128.48- 440.43m， 高度 0.080.5m， 大者 2.43.5m。钻孔单位涌水量 q=1.00774.72L/sm 为，80 年代天然水位