采矿工程毕业设计（论文）-陕西彬长矿区大佛寺二号矿井开采设计【全套图纸】.doc

第1章 井田地质概况全套图纸，加1538937061.1 井田位置及交通1.1.1 交通位置大佛寺井田位于陕西彬长矿区南部边界，地处彬县、长武两县交接地带，东距彬县县城约12km。312国道的西兰公路段从矿井工业场地通过。以大佛寺为中心向东140km经旬邑到达铜川，向西南距宝鸡150km，向东南距西安160km，向西北30km至长武县城与宝（鸡）庆（阳）公路相接，向北30km经北极镇到甘肃的正宁。区内各县、乡均有公路相通，并与陇东各县、乡之间形成四通八达的公路网，公路运输十分方便。规划中的西（安）平（凉）铁路沿泾河北岸穿越矿区。西平铁路建成后，将对矿井的发展十分有利。井田南部的西安与世界各地通航，航空运输方便。其交通位置见图111。 图11 交通位置图1.1.2 地形地貌本区地处陇东黄土高原东南部，属陕北黄土高原南部塬梁沟壑区的一部分。地形总的趋势为西南较高，向东北部逐渐降低。塬面标高一般为+1100+1200米，沟谷标高一般为+850+900米，相对高差为150250米。最低处位于井田东北缘泾河谷地，标高为+845+855米，最高处位于井田西南庙台子一带，标高为+1250米。区内塬面窄小且破碎，冲沟及黄土崖发育，地形复杂。 泾河为流经本井田的常年流水性河流，流量随季节性变化。年平均流量为57.70m3/s，枯水期最小流量为1m3/s，洪水期最大流量为15700m3/s。1.1.3 气象及水文情况本地区属暖温带半干旱大陆性季风气候，冬季干旱，夏季炎热，四季比较分明，雨热同期、气温日差较大，干湿季节分明，年降雨量变化大，常出现干旱。根据彬县气象站提供的气象资料：年平均气温9.7，年极端最高气温40（1966年6月19日），年极端最低气温22.5（1977年1月31日）。年平均降雨量516617mm；最小降雨量319.3m，最大降雨量772.6mm，雨季多集中在七、八、九三个月，占全年降雨量的53.8%，其余季节干旱少雨，且分配不均。初霜期为10月，终霜期为4月，无霜期约为180天。主导风向为西北风，平均风速为1.4m/s，大风多出现在冬季，最大风力为7级。冰冻期为12月上旬翌年3月上旬，最大冻土层厚度为57cm。国家地震烈度分级将本区定为VI度区。1.1.4 文物、古迹与地面建筑区内为古时周代部落繁衍生息发祥地，并为秦陇要塞，为历史上兵家必争之地，境内文物遗存较多，但多在井田之外，仅有国家级文物彬县大佛寺在井田范围内，需要留设煤柱进行保护。 井田内有西峪、西坡、文家、师家店、菜子、孟家蛇、余家咀、旮旯、祁家坡、常家咀、梁家咀等几十个村庄，各村庄民用建筑多为砖木结构的平房及沿沟边开挖的窑洞。除河川地的村庄建筑物较为集中外，塬上各村庄建筑物分布比较分散。河川及紧邻河川的塬面边缘处的姜渠、土沟、菜子等村庄建筑较为集中，设计考虑与公路一起留设保护煤柱，其余分散村庄均考虑搬迁。1.1.5 矿区概况彬长矿区属隐伏煤田，迄今为止尚未大规模开发，仅在矿区南部附近的水帘区、矿区外围的百子沟区有十余对地方煤矿生产，除水帘区的下沟煤矿为中型矿井外，其余均为小型矿井。下沟矿井原设计生产能力0.45Mt/a，1997年建成投产，1998年生产原煤0.47Mt，1999年彬县煤炭责任有限公司与北京煤炭科学研究总院进行合作对下沟煤矿进行技术改造，将井下原普采工作面改为综采放顶煤工作面，同时对其它环节进行相应改造，使矿井生产能力达到0.9Mt/a，改造工程于2001年2月完成，当年产原煤0.889Mt/a。本矿区是一个待开发的大型矿区，我院1990年完成了彬长矿区建设可行性研究报告1992年编制完成陕西省彬长矿区总体设计，国家计委以计交能19971351号文批准了该设计。根据该报告，矿区总规模17.0Mt/a（国有重点矿），共规划有大佛寺、胡家河、孟村、小庄四对大型矿井以及雅店备用区和杨家坪远景规划区。与大佛寺井田北侧毗邻的为亭南井田和小庄井田，目前亭南矿井正在建设中。东侧为水帘区的下沟、水帘井田，西侧为杨家坪远景区。矿区行政机构及中心居住区位于本井田内东部泾河北岸的鸭河湾，辅助与附属企业位于彬县对岸的朱家湾，与本矿井工业场地距离分别为1.5km和10.0km。规划中的西平铁路由东南进入彬县县境后，在彬县县城对岸的朱家湾设彬县车站，再由彬县车站向西，过鸭河湾后跨泾河，在大佛寺矿井工业场地东北处转向北西，在安化村附近设有大佛寺车站。1.1.6 水源和电源（一） 电源陕西省农田局拟在距离本矿工业场地3km附近的录长村建一座110KV 变电站，计划2003年底投运。（二） 水源初期的水源为：在矿井工业场地内打3口水源井采取洛河砂岩水作为矿井初期建设和生产的水源。矿井的永久水源为黑河水库：根据彬长矿区总体规划，长武亭口镇泾河支流黑河入口处将建设一座水库，坝址位于亭口镇上游的姚家村附近。黑河年均流量2.5亿m3。两岸植被好，河水含沙量少，其流域面积4235km2。总库容量3.03亿m3，有效库容2.07亿m3。但目前处于规划中，可作为以后矿区建设的永久水源。1.1.7 经济概况本区系陕甘宁老区，工业不发达，经济基础薄弱，生产力水平低，经济效益差。主要以农业生产为主，农产品主要有小麦、玉米、大豆，经济作物以油菜、烤烟为主；水果主要有大枣、苹果、柿子、核桃等，粮食完全可以自给。工业现有卷烟、煤炭、电力、肉类加工等。井田附近川道有基岩出露，可作为建井石材加工基地。1.2 井田境界及储量1.2.1 井田境界 根据国家计委以计交能19971351号文对陕西彬长矿区总体规划批复，大佛寺井田东以37孔与157孔连线东移1km与彬县下沟、水帘等井田毗邻、南以3876000纬线，煤层零点边界线，12号孔和92号孔连线、与蒋家河井田相邻，西以67号孔109号孔连线及陕甘边界的老虎沟为界，北以西平铁路、A点和B点连线及24号孔和133号孔连线为界，与小庄、官牌、亭南煤矿、杨家坪远景区为邻。全井田东西长约12km，南北宽约5.8km，井田面积约72.8km2。井田境界各点坐标见表1-1。表1-1 井田拐田座标表拐点纬距（X）经距（Y）拐点纬距（X）经距（Y）A点388352636491836N点387666036489127B点388337536496738O点387645936488151C点388318236497264P点387630836487270D点388385936498092Q点387598236486601E点388424836500344R点387599436484678F点388398236501093S点387641136485131G点387927136501093T点387693836485474H点387926036500076U点387750836485849I点387893436498820V点387753436484913J点387868836497430W点387950036485037K点387844136496612X点388127636487039L点387670936490358Y点388211936488992M点387678436489867Z点3882506364912191.2.2 储量 1储量计算范围、原则及方法根据上述批准的井田境界所确定的井田范围，依据陕西省186煤田地质勘探队一九九二年十月提供的 陕西省黄陇侏罗纪煤田彬长矿区大佛寺井田勘探（精查）地质报告 ，煤层最低可采厚度为0.8m。煤层中单层厚度夹矸0.05m，计算煤层采用厚度夹矸与煤层合并考虑。煤层中夹矸的单层厚度大于0.05m，小于煤层的最低可采厚度，煤层不单独作为独立分层，用煤的分层厚度作为煤层的采用厚度的原则，用块段法进行计算。2地质储量经计算共获得全井田地质储量1047.80Mt，其中A级储量为271.41Mt，B级储量为254.35Mt，C级储量为446.69Mt，D级储量为75.35Mt。 井田地质储量汇总见表1-2。 表1-2矿井地质储量汇总表 单位：Mt煤层ABCD各煤层汇总储量 A+B A+B+CA+BA+B+C+D上154.2554.2554.1%上2、上64.21110.7564.21174.964271.41190.14281.6975.35461.55818.59合计271.41254.35446.6975.35525.761047.802安全煤柱 1）工业场地、风井及村庄煤柱矿井工业场地及风井场地煤柱按二级保护，围护带宽15m，村庄按三级保护，围护带宽10m。工业场地、风井场地及村庄的煤柱按移动角圈定。考虑到工业场地西南侧为山坡及土塬，为了防止煤层开采带来的山体滑坡，工业场地西侧和南侧方向煤柱，按塬面标高设计煤柱，场地东侧和北侧方向煤柱，按场地标高设计煤柱。2）井田境界煤柱本井田境界一侧留设20宽的煤柱，采区边界两侧各留设10m宽的煤柱。3）巷道煤柱大巷及采区巷道两侧均留设100m宽的煤柱。 4）大佛寺石窟煤柱煤 层矿井地质储 量永久煤柱开采损失可采储量井筒及工业场地煤柱大巷及采区巷煤柱铁路、公路煤柱大佛寺保护煤柱边界小计4上-154.250.322.821.654.797.4242.044上-2、4上174.967.913.793.631.3616.6937.83120.444818.5949.4680.8137.6752.206.59226.73190.78401.08合 计1047.8057.3780.8141.7858.659.60248.21236.03563.56彬县大佛寺石窟位于井田工业场地以东，属于国家级文物保护单位。陕西省政府以陕政发199235号文批准的保护范围是南至山顶，北至泾河岸边，东至沟口涝池，西至应福寺以西100m。由于矿井建成后20年内不会回采到文物附近，本次设计大佛寺石窟保护区暂按边界角留设煤柱（0=50，0=50，0=-0.3），待矿井投产以后通过地表移动观测，确定岩石移动角和边界角参数以后，再对文物的保护范围进行调整校核。 3可采储量 按 煤炭工业矿井设计规范 规定，4上1煤，4上2煤为两层薄煤层，采区回采率按0.85计算、4上煤为中厚煤层，采区回采率按0.8计算；4煤为厚煤层，采区回采率按0.75计算，河床下未勘探区采区回采率按0.5计算。 经计算获得可采储量为563.56Mt，矿井可采储量见表1-3。表1-3 矿 井 可 采 储 量 汇 总 单位：Mt注：扣除煤柱占用地质储量后，D级储量按50%计算可采储量。值得注意的是：按三下采煤规程可以对泾河河床下的煤不留设煤柱进行回采，但开采会引起地表下沉，可能带来环境影响。目前泾河床下的煤还处于详查阶段，暂按不留设煤柱考虑。1.3 矿井地层及地质构造1.3.1 地层矿区位于黄陇侏罗纪煤田的中段，地处鄂尔多斯盆地南缘渭北挠褶带北缘的庙彬凹陷，形成于鄂尔多斯盆地发展中期。其主体构造以东西向宽缓褶皱为主，少见断裂构造。本矿井根据钻孔、沟谷中地层揭露，井田内的地层由老至新为：三叠系上统胡家村组；侏罗系下统富县组、中下统延安组，中统直罗组、中统安定组；下白垩统宜君组、洛河组、华池环河组；上第三系上中新统小章沟组；第四系更新统及全新统，现分述如下：1. 三叠系上统胡家村组（T3h）以灰深灰色泥岩和浅灰色细中粒砂岩为主，底部为油页岩层，泥岩质纯细腻，水平纹理发育；砂岩分选好，胶结致密层理均匀。2. 侏罗系（J）1）下统富县组（J1f）与下伏三叠系呈假整合接触，厚度为037.3m。岩性为灰灰绿色铝质泥岩、泥质粉砂岩、细粒砂岩，底部局部为角砾岩，砾石成分为三叠系砂岩和泥岩。泥岩呈团块状，松软易破碎，含鲕状菱铁矿结核，具质纯、细腻、光滑、遇水膨胀。2）中下侏罗统延安组（J12y）井田内地表无出露，厚度为13.36106.95m。下部为灰褐灰色鲕状菱铁矿结核铝质泥岩、深灰色泥岩、砂质泥岩和一层特厚煤层。中部为灰白色厚层状细粗粒长石石英砂岩，灰深灰色砂质泥岩、粉砂岩夹一层厚煤层和12层薄煤层。上部为浅灰色厚层状细粗粒砂岩和浅灰色、灰绿色、灰褐色泥岩、砂质泥岩及粉砂岩，顶部为一层厚约2m的紫色含铝质泥岩。3） 中侏罗统直罗组（J2z）与下伏延安组假整合接触，厚8.6349.16m，上部以灰绿色、紫红色、紫灰蓝灰色泥岩为主，夹灰绿色、灰紫色中粗粒砂岩；下部以灰绿灰白色砂岩为主，夹紫灰色、灰褐色泥岩、砂质泥岩，底部常为含砾砂岩。砂岩杂基含量较高，胶结物以铁为主，次为钙质，交错层理发育。泥岩中细碎屑含量较高，多为块状，层理不明显。4） 中侏罗统安定组（J2a）与直罗组假整合接触，厚度为33.74140.55m。为紫红色、棕红色砂质泥岩、粉砂岩，夹青灰、蓝灰、灰紫色含砾粗砂岩，底部为巨厚层含砾粗砂岩，胶结松散。砂岩成熟度低，以岩屑长石杂砂岩为主，次为长石石英杂砂岩及石英杂砂岩，次棱角状分选差，铁质钙质胶结，具大型交错层理。砂岩杂基含量较高。常夹灰深灰色湖相泥岩层，泥岩含砂量高，并富含钙质及钙质结核和泥灰岩透镜体。3.白垩系（K）1）下白垩统宜君组（K1y）与安定组假整合接触，厚度为4.7046.68m。岩性为浅棕红紫灰色巨厚层状粗砾岩，夹粗粒砂岩透镜体。砾石成分主要为花岗岩、片麻岩，次为石英岩、石灰岩，砾径一般大于515cm，最大20cm以上，砾石滚圆度好，分选差。基底式及孔隙式钙质胶结，致密坚硬。2） 下白垩统洛河组（K1l）出露于河谷两侧。上部以紫红浅棕红色粗砾岩为主，顶部为紫红色中粒长石砂岩夹粗砾岩，一般厚6080m，下部为棕红色细中粒长石石英砂岩，长石石英砂岩夹中厚层状中粗砾岩及暗红色薄层泥岩，一般厚70100m。砂岩分选差次圆状圆状，钙质胶结，较坚硬。3）下白垩统华池环河组（K1h）岩性以紫杂色、灰绿色泥岩、粉砂岩为主，夹中细粒砂岩，局部夹泥灰岩。薄中厚层状，水平纹理发育。厚度为0137.20m。4.上第三系上中新统小章沟组（N31）分布于黄土层以下，出露于沟谷两侧，不整合于中生界各组地层之上。一般厚60米左右，为棕褐色粘土、砂质粘土，底部常见浅棕灰色砂砾石层。粘土致密坚硬，含大量钙质结核，砂砾成分复杂，分选滚圆度差，半成岩。5. 第四系更新统（Q1-3）及全新统（Q4）在井田内发育良好，更新统组成厚的塬面黄土，底部为下更新统（Q1）与下伏三趾马不整合接触，为浅棕灰色砂质粘土层，含分散状大姜石结核及不明显退化古土壤层，厚约40米。中上部更新统（Q2）为浅黄褐色黄土夹浅棕红色古土壤及不连续的姜石层，对比为离石黄土，厚约61米。顶部为上更新统马兰黄土（Q3），厚48米，灰黄色，孔隙大、疏松垂直节理发育，渗透性强。河床两岸一级阶地以下土层；砂砾石层及塬边坡积为本区最新沉积全新统（Q4），一般厚为412米，最大厚度为37米。综合柱状图见附图。1.3.2 地质构造矿区位于太峪背斜北翼，地层由南东向北西倾斜，倾角平缓一般为35，其上发育以北东东向展布为主的宽缓背斜，从北往南有七里铺-西坡背斜、孟村向斜、董家庄背斜、南玉子向斜、路家小灵台背斜、安化向斜、祁家背斜、师家店向斜、彬县背斜等，断层罕见，构造简单。 本井田位于矿区南部路家小灵台背斜与彬县背斜之间，包括安化向斜、祁家背斜、师家店向斜等宽缓褶曲。其走向近东西，总体倾向北，含煤地层倾角一般为35，在井田北部安化向斜南翼、祁家背斜北翼之间倾角较大一般1825，未发现大断层。1. 褶皱1）大佛寺（安化）向斜轴线走向近东西，东段在井田以外，井田内轴长11.5km，向斜宽3.6km，北翼倾角25，南翼近轴部56在与祁家背斜过渡部位倾角1825，轴部地层近水平。2） 祁家背斜轴向北西西，轴长约9km，地表出露的洛河组地层可见到该背斜形迹。南翼倾角35，北翼倾角一般5左右，在安化向斜以南过渡部位地层倾角增大（1825），轴部地层倾角2左右。背斜宽度2.53km，枢纽呈马鞍状起伏。3）师家店向斜走向北东东，向西倾复变宽阔，向东扬起变窄，至1号勘探线消失。两翼倾角平缓，一般23，局部56。2. 断层根据大佛寺井田勘探地质报告，未见影响生产及采区划分的大、中型断层。但在邻近生产矿井中常有小断层出现。如城关煤矿东大巷在采煤过程中有4-5m断距的正断层，4煤底板一般呈现阶梯状或波状起伏。水帘矿的北下山巷道，有0.5m断距之正断层，南上山巷道有三条正断层，断距分别为1.2m、1.5m和6m，沿断层面常有水涌出。下沟煤矿西部胶带输送机大巷有1条断距约1m的正断层，断层附近瓦斯涌出量较大等。 1.4 矿体赋存特征及开采技术条件1.4.1 煤层及煤质（一）煤层1. 煤系含煤地层本区含煤地层为下侏罗统延安组，共分为上下两个含煤段，上含煤段厚度为045.71m，一般为20m，局部地段含煤仅见3煤层组，分为3-1、3-2两层煤；下含煤段厚度为0100m，一般为4080m，含4煤层组，分为4、4上-1、4上-2、4上四层，其中4上-1、4上-2、4上为4煤的上分叉煤层。2. 可采煤层4煤：为井田主要可采煤层，全井田分布。煤层全厚019.73m，平均11.65m，属特厚煤层，煤层结构简单，一般含02层夹矸，局部含2层以上夹矸，夹矸厚0.10.3m，岩性以泥岩、炭质泥岩为主。属较稳定煤层。4上煤：为4煤的上分叉煤层，煤层全厚07.02m，平均2.88m，煤层结构简单至复杂，夹矸01层，局部含夹矸多达10层，岩性以泥岩或砂质泥岩为主，炭质泥岩次之，夹矸单层厚0.050.71，一般0.10.4m。为井田局部可采煤层，在井田 6号勘探线以西属较稳定煤层。6号勘探线以东由于煤层夹矸层数多而厚，无开采价值。4上-1煤：为4上煤的上分岔煤层，分布于井田南部，煤层全厚01.72m，平均1.22m，煤层结构简单，夹矸01层，岩性为泥岩或砂质泥岩，夹矸厚0.10.6m。为井田局部可采煤层，分布于井田南部。属较稳定煤层。4上-2煤：也为4上煤的上分岔煤层，分布于7号勘探线以东，煤层全厚02.36m，平均1.36m，局部可采。煤层结构简单，夹矸01层，岩性为泥岩或砂质泥岩，夹矸厚一般小于0.3m。为井田局部可采煤层，分布于井田东部。属较为稳定局部可采煤层。各可采煤层特征详见表1-4。表1-4 可采煤层特征表煤层编号煤层厚度（m）与下层煤间距（m）分布面积（km2）可采面积（km2）可采区域煤层容重（t/m3）4上148.6131.52南部1.434上216.6214.54东部1.454上73.2061.546号勘探以西1.4547960.94全井田1.39（二）煤质本井田内各煤层为低变质烟煤，属不粘结31号煤，是良好的动力、气化用煤和民用燃料，各煤层物理性质见表1-5，各煤层煤质情况见表1-6。表1-5 各煤层物理性质表煤层编号物理性质4上煤、 4上煤-24上煤-14煤颜 色黑色黑色黑色条 痕褐黑褐黑棕黑光 泽沥青沥青沥青结 构细条带-条带状条带状条带状构 造层状层状层状断 口贝壳状、阶梯状壳状贝壳状、参差状表1-6 各煤层煤质情况一览表煤层编号灰分Ad（）硫分St,d（）挥发分Vdaf（）发热量（MJa煤类最小最大平均最小最大平均最小最大平均最小最大平均4上1煤10.9133.1917.570.353.111.5927.0633.8430.5020.4629.5526.52不粘结31号4上2煤、4上煤8.8030.1617.720.26.161.5827.1839.1234.3721.3129.8625.944煤9.9835.9415.780.083.610.6928.3435.6132.4319.2929.4326.371.4.2 水文地质（一）含水层及补给、排泄1、含水层与隔水层1） 第四系松散层孔隙潜水含水层（Q）a. 河谷区、冲洪积层孔隙潜水（Q4）分布于泾河、磨子沟、安化沟、菜子沟等河谷及沟谷中，呈带状展布，最大厚度26.2m，一般10.5517.45m，上部以砂质粘土、粉砂为主，下部为中粗粒砂及砾石层。含水层厚度3.59.13m，水位埋深一般0.654.5m，水温一般为1013，为第四系富水性弱中等的松散含水层，水质为HCO3NaCaMg型或HCO3SO4Na型矿化度0.451.27g/l。b. 梁源区黄土层潜水（Q1+2+3）全区分布，各沟谷中均有出露，该组顶部为马兰黄土（Q3），一般厚510m，系浅灰黄色粘土，透水而不含水，中部为离石黄土（Q2），一般80100m，以浅黄各煤层物理性质表1-7。砂质粘土为主，中部夹钙质结核或砂砾石层，孔隙性较好，形成弱的含水层，表1-7 各煤层物理性质表煤层编号物理性质4上煤、 4上煤-24上煤-14煤颜 色黑色黑色黑色条 痕褐黑褐黑棕黑光 泽沥青沥青沥青结 构细条带-条带状条带状条带状构 造层状层状层状断 口贝壳状、阶梯状壳状贝壳状、参差状厚度一般为2030m，下部为午城黄土（Q1），以深黄褐色砂质粘土为主，较致密，具有隔水性。含水层位于河谷侵蚀面以上，形成滞水性蓄水构造，各沟谷中在（Q2）底部均有泉水出露，富水性弱，流量为0.010.96l/s，水质类型为HCO3NaCaMg，矿化度小于0.5gl。2）第三系上中新统小章沟组孔隙含水层（N13）各沟谷中均有出露，为固结程度不同的含水层，厚度变化大。上部以棕褐色粘土、砂质粘土为主，厚约30m，为良好的隔水层；下部以浅褐色浅灰褐色未固结半固结的中粗粒碎屑堆积物为主，形成弱的含水层，含水层厚度约20m。以大气降水补给为主，底部有隔水层时在沟谷中以泉的形式排泄于地表，泉流量为0.020.18l/s，水质为HCO3NaMg型，矿化度小于0.3gl。3）白垩系下统华池环河组相对隔水层（K1h）地表无出露，仅在西部边缘有分布，厚度为0137.20m，岩性以灰绿色砂质泥岩、粉砂岩及少量泥岩，中下部夹薄层中、粗粒砂岩，可形成零星小面积含水地段。在井田内埋藏较深，裂隙不发育，可视为相对隔水层。4）白垩系下统洛河组孔隙裂隙承压含水岩组（K1l）井田内各沟谷中广泛出露，厚度为0288.60m，岩性以棕红色中、粗粒砂岩为主，夹砾岩或含砾粗砂岩及少量泥岩、砂质泥岩。含水层由各类砂岩组成，厚度为7.35282.20m，平均167.41m，南薄北厚，东薄西厚，富水性由南向北逐渐增强。露头部分无水压，水位埋深43.73+1.2m，单位涌水量为0.012750.0508l/sm，小于0.1l/sm，渗透系数0.0180.082m/日，水质为SO4NaMg型，矿化度小于1.18gl。5）白垩系下统宜君组裂隙承压含水岩组（K1y）井田内未出露，一般厚度为2030m，岩性为砂砾及砾岩，砾径一般为515cm，最大20cm，分选性差，钙质胶结，中下部裂隙发育。胶结较好的地段可形成局部相对隔水层，由东向西富水性强。水位埋深7.34+0.48m，单位涌水量为0.008760.1451l/sm，小于1.0l/sm，渗透系数0.0200.861m/日，水质为SO4Na型或ClSO4Na，矿化度小于2.5965.39gl。6）侏罗系中统安定组隔水层（J2a）岩性以紫红色、灰绿色泥岩、砂质泥岩为主，下部夹中粗粒砂岩。厚度一般为6080m，最厚达115.36m，由东向西厚度增大。7）侏罗系中统直罗组裂隙承压含水岩组（J2z）岩性为浅灰绿色中粗粒砂岩及砂质泥岩、泥岩，厚度为8.6549.16m，含水层一般厚度814m，最厚35.65m，西薄东厚，粒度为中部细，东西粗，裂隙不发育，富水性极弱。水位埋深21.2244.42m，单位涌水量为0.000020.00005l/sm，渗透系数0.000120.00591m/日，水质为类型为ClNa，矿化度小于12.58gl。8） 侏罗系中下统延安组裂隙承压含水岩组（J1-2y）该含水岩组是井田含煤地层，根据煤层分布特点将该含水岩组分为两个含水岩段，即4上煤以上裂隙承压含水层和4上煤4煤裂隙承压含水层段。 4上煤以上裂隙承压含水层：该段含水层由中粒砂岩及少量含砾粗砂岩组成，厚度为4.613.1m，最厚达28.28m，富水性弱，水质类型为Cl-Na型，矿化度16.15gl。隔水层由泥岩、砂质泥岩及粉砂岩组成，厚度一般16.233.5m。4上煤4煤裂隙承压含水层段：该段含水层由4上煤及间接顶板的中粗粒砂岩砂砾岩组成，厚度一般6.7525.34m，最厚达44.99m，富水性弱，水质类型为Cl-Na型，矿化度13.78-13.88gl。隔水层一般有两层，一层为4煤层底板隔水层，厚度0.414.2m，岩性为泥岩、铝质泥岩；另一层为4煤层顶板隔水层，厚度0.530.27m，一般520m。岩性为泥岩、砂质泥岩及粉砂岩组成 。9） 侏罗系下统富县组隔水层（J1f）该隔水层一般厚度10m，最厚达37.3m，岩性为紫红色灰色泥岩、砂质泥岩、铝质泥岩，为一良好隔水层。10） 三叠系上统胡家村组相对隔水层（T3h）该隔水层揭露最大厚度68.28m，岩性为深灰色泥岩及砂质泥岩，局部为中细粒砂岩，致密坚硬，偶见裂隙，层理发育，为相对隔水层。2. 补给与排泄1）地表水本区地表水体主要为泾河，年平均流量为57.70m3/s。磨子沟、土沟、菜子沟、安化沟、石岭子沟等五条小溪流均为泾河的支流，流量不大，常年流水，流量一般为0.0040.867m3/s。其流量由第三、第四系松散层潜水和白垩系下统洛河组承压水无压水补给。向北西方向迳流，并在沟谷露头处向地表水系排泄。89月为丰水期，流量增大。2）地下水河谷区第四系冲积层潜水主要接受大气降水和白垩系下统洛河组承压水和无压水补给，其次为地表水和农田灌溉水的补给。第四系黄土潜水和第三系底部潜水接受大气降水补给，迳流方向受地貌条件及古地形控制，具有多方向性，一般为从较高的分水岭地带向沟谷方向运移，以泉的形式排泄。区域迳流补给基岩承压水。白垩系下统洛河组承压水无压水在露头部分获得大气降水补给，向北西方向迳流并在沟谷露头向地表水系排泄；侏罗系中、下统承压水表现为侧向迳流补给，并向深部运移，迳流迟缓甚至呈滞流状态。（二）矿井水文地质评述根据井田内抽水钻孔的水文地质资料，洛河组含水层单位涌水量为0.012750.0508l/sm，小于0.1l/sm，宜君组含水层单位涌水量为0.008760.1451l/sm，小于1.0l/sm。根据煤、泥炭地质勘探规范，矿井属裂隙充水含水层，为简单到中等的矿床。井田内因煤层埋藏深，无小窑开采后采空区积水直接涌入井下的问题。宜君、洛河砂岩为区域含水层，厚度大，富水性好，渗透性强，因此矿井的水文地质条件主要取决于该含水层对煤层开采的影响。 本井田内未发现断层，煤层埋藏深度一般为400700m，位于当地侵蚀基准面以下，中深部的白垩系下统含水层下伏较厚的隔水层，一般为6090m 。采用分层开采最大冒落裂隙带高度一般在白垩系下统含水层以下的直罗组和延安组岩层，白垩系下统含水层不直接参与矿井充水，侏罗系直罗组和延安组含水层为矿井直接充水含水层。其直接充水含水层埋藏深，裂隙不发育，补给条件不良，导水性差，迳流滞缓，富水性弱。按煤炭资源地质勘探规范，该井田水文地质勘探类型 为“二类一型”，以裂隙充水为主，矿井水文地质条件简单。本区4号煤层上距宜君、洛河组裂隙承压含水岩组100-185m 。4号煤与4上煤层平均间距为17m，投产初期开采4上煤层，宜君、洛河砂岩含水层，对矿井开采影响不大 。对于4煤采用综采放顶煤采煤法开采厚及特厚煤层时，冒落裂隙带高度大，宜君、洛河组砂岩含水层虽有安定组作为相对隔水层，但地质勘探对隔水层的隔水性及两含水层之间有无水力联系研究不够，因此不排除两含水层通过裂隙断层或隔水性不良的局部导水窗口发生水力联系，使其成为矿井的直接充水含水层，甚至直接向井巷充水的可能性。邻近下沟矿井开采4煤试采证明，工作面顶板的裂隙带不会波及上覆的洛河砂岩含水层 。但洛河砂岩和煤层厚度在各区厚薄不同，开采煤层厚度为13m以上地段（个别处为开采厚度10m以上地段）放顶煤采煤法的导水裂隙带可能波及上覆的洛河、宜君砂岩含水层，同时4号煤开采的裂隙带对洛河砂岩的影响及影响程度目前缺乏系统的研究，因此在生产过程中，对于采用放顶煤开采有透水可能的区域，应采用降低开采高度，加强监测，加大矿井现有设备的排水能力，预防水灾事故，出现险情及时排除，以确保人员财产安全 。 （三）矿井涌水量根据大佛寺井田勘探（精查）地质报告，预计矿井正常涌水量210m3/h，并确定出矿井最大涌水量为330m3/h。1.4.3 开采技术条件1. 煤层顶底板岩性4上-1煤：伪顶零星分布，均为小于0.50m的炭质泥岩。直接顶以泥岩、砂质泥岩为主，局部为粉砂岩、砂岩，易冒落，为半坚硬不稳定顶板。底板以泥岩、砂质泥岩为主，局部为砂岩。4上-2煤、4上煤：直接顶以泥岩为主，局部为砂质泥岩、砂岩。基本顶为中细粒砂岩及粉砂岩，属半坚硬较稳定顶板。底板以泥岩、粉砂岩为主，局部为细粒砂岩。属半坚硬稳定顶板。 4煤：伪顶为0.5m以下的炭质泥岩，零星分布。直接顶以泥岩、砂质泥岩为主，次为粉砂岩、砂岩一般厚度0.873.51m，易冒落，为半坚硬不稳定顶板。基本顶多为细粒砂岩或粉砂岩，局部为中粗粒砂岩，为半坚硬较稳定顶板稳定顶板。底板多为铝质泥岩、次为泥岩或炭质泥岩，一般2.146.75m，遇水泥化、易发生底鼓。2. 瓦斯据大佛寺井田勘探（精查）地质报告分析自然瓦斯成分以氮气、瓦斯为主。设计根据地质报告提供的钻孔瓦斯含量，对矿井瓦斯涌出量进行了计算，其结果为相对涌出量为3.05t/m3，绝对涌出量为55.0m3/min大于煤矿安全规程规定的绝对涌出量为40m3/min。因此本次设计矿井瓦斯等级按照高瓦斯矿井设计。3. 煤尘本井田各煤层挥发分均在30以上，最高可达39.12，根据所采集煤尘爆炸试验样品试验，其火焰长度为10400mm以上，岩粉用量为3570，结论为各煤层均有爆炸危险。4. 煤的自燃根据煤的自燃试验样品，其结果说明4上-1煤层最易自然发火， 4上、4上-2和4煤自然发火性能相对较差。据水帘、火石嘴煤矿资料，地面、井下堆放的煤，发火期一般35个月。而近邻的下沟煤矿一采区回风下山也曾发生过煤层自燃。因此本井田各可采煤层属易自燃至很易自燃煤层。5. 地温井田内初期开采区地温大部分属正常区，后期局部为异常区。在15勘探线以西和D4、D34孔两个孤立的小区域，4煤底板温度大于31，小于37，地温梯度异常，属一级热害区。1.5 井田勘探程度及开采条件评价1.5.1 地质勘探程度 大佛寺井田勘探精查地质报告系陕西省186煤田地质队1992年10月提交，基本查清了地层、构造，煤层对比清楚，获得较为可靠的储量，基本满足设计的要求，但勘探工作尚存在下列不足，有待补充勘探查明。1煤层瓦斯采样点偏少，西部地温异常区，仅作简易测温，未作近似稳太测温，对各煤层应进行热害分析，并得出结论。2泾河河床处于详查勘探区。需要查清煤层的赋存状况、构造形态和断层的分布情况。3井田内未发现断层，但对于落差小于20m的断层是否存在尚难结论，建议在下一步工作中采用三维地震勘探，对小断层构造进行预测。4洛河、宜君砂岩含水层对4煤综放开采的影响程度，勘探中未作评述，这是设计和建设中急需解决的问题。1.5.2 开采条件评价1本井田地质条件较简单，主采4煤层赋存稳定，结构简单，顶板易垮落，开采条件好，但存在底板为铝土质泥岩，遇水膨胀。同时煤层易自燃发火，煤尘有爆炸危险。2根据大佛寺井田勘探精查地质报告，井田内只有一个钻孔的瓦斯试样瓦斯含量达6.29t/m3，为此在开采此区域煤层时可通过提前布置巷道，采区予抽瓦斯和风排释放瓦斯，或通过暂时采用以风定产办法通过该区域。101第2章 矿井工作制度、生产能力及服务年限2.1 矿井工作制度1. 矿井设计工作日300天.2. 每天三班作业，两班生产，一班准备.3. 每天净提升时间14 小时。 应当指出，随着生产的发展，市场的变化，矿井工作制度，每天作业班数和作业时间也会发生变化。现在有些高产高效矿井，已由每日三班制，改为每日四班制，这样将使设备利用率提高、开机时间延长，矿井的生产能力也会大幅提高。2.2 矿井生产能力及服务年限2.2.1 矿井设计能力及其合理性 根据国家发改委发改能源20031774号文件精神，矿井生产能力为6.0Mt/a，一期为3.0Mt/a，投产23 年西（安）平（凉）铁路建成通车后，矿井规模达到6.0Mt/a。其理由如下：1矿井井田面积大，储量丰富，全井田地质储量为1047.80Mt，可采储量563.56Mt，从而为建设大型矿井提供了可靠的资源保证。2煤层赋存条件好，构造简单，煤层生产能力大，采用国产设备无论是4上煤层一次采全高，还是4煤层的放顶煤开采，工作面生产能力达到3.0Mt/a都是可行的。3由于本井田4上煤层大部分可采，平均煤厚2.88m，首采区平均煤厚3.4m，但硫分含量高（含硫量为0.286.16%，平均为1.96%）单独开采不能满足国家现行环保要求，产品没有市场。而4煤层含硫量低（含硫量为0.83.61%，平均0.83%），是优质的环保煤，市场前景良好。为提高资源回收率、保证矿井的整体经济效益，稳定煤质，必须在4煤与4上煤各布置一个采煤工作面进行搭配开采。如此开采后，产品硫分低，且稳定，市场销售前景广阔。4从矿井的地理位置、交通运输方面分析彬长矿区位于西安、咸阳、宝鸡、平凉等大、中城市之间，随着这些城市的建设和发展以及周边渭河电厂及宝鸡二电的扩建和改造，关中各矿区煤炭已不能满足经济发展的要求，煤炭缺口很大。矿区目前的公路运输能够满足矿井初期3.0Mt/a生产能力外运的要求。因此矿井的外运条件优越。5结论综上所述，设计认为本矿井布置两个回采工作面，分别开采4煤和4上煤，投产初期建设一个回采工作面达到3.0Mt/a生产能力，待西（安）平（凉）铁路通车以后，市场扩大、外部运输条件具备后，移交第二个工作面达到6.00Mt/a的生产能力是完全合理的。2.2.2 矿井服务年限 矿井服务年限按下式计算： T= 式中：T矿井服务年限，年； Z矿井可采储量，Mt； A矿井设计生产能力，Mt/a； K储量备用系数，取1.4。 经计算，当矿井生产能力3.0Mt/a，生产2.5a后，矿井达到6.00Mt/a规模，再能服务67.2a，全矿井服务年限为69.7a。第3章 井 田 开 拓3.1 井筒形式、数目及位置的确定3.1.1 工业场地与井口位置 （一）工业场地及井口位置选择根据井田地形、交通运输条件及煤层赋存的地质特征等因素综合分析，可供选择的工业场地有菜子村、孙家河和土沟等三处，现分述如下： 1菜子村工业场地本场地位于泾河川道的菜子沟沟口，由于菜子沟地表长期的雨水冲刷将场地分为沟南和沟北两部分。312国道西（安）兰（州）段从本场地东部南北向穿过。规划中的西平铁路大佛寺车站距场地约1.5km，交通运输非常便利。场地占地面积约16.71hm2，自然高程为+855+860m，百年一遇洪水位标高为+849.0m。场地地形平坦、开阔，井筒垂深浅（约为210m），无断层、褶曲等地质构造，距离规划的大佛寺洗煤厂近，矿井煤炭入洗方便，但有部分村民需搬迁。本次设计中根据工业场地的位置提出在菜子沟沟南和菜子沟沟北两种不同井口位置布置方案。沟南方案：井口位置位于沟南，此处靠坡脚就有基岩出露。沟北方案：井口位置位于沟北据菜子沟沟口约50100m，根据水D20钻孔揭露，井筒需穿过约20m厚的第四纪黄土层，才能进入稳定的基岩地层。2孙家河工业场地该场地位于磨子沟的孙家河村附近，自然高程+880+915m，井筒垂深较浅（约285m），距离312国道约3.5km，交通较便利。其场地平坦，较开阔，但需修建约4.5km的矿井铁路专用线与规划的西平铁路接轨，同时要求铁路站场布置在泾河北岸，另外，该处约有十几户村民要搬迁，留设的工业场地保护煤柱在井田中央压煤量多（达6.7Mt），且影响井下采区布置。3土沟工业场地该场地位于泾河南岸，312国道旁，D42号孔附近，场地自然高程+848869m, 井筒垂深小，开拓工程量最省，但该场地距离国家重点保护文物大佛寺仅1.5km，难以满足文物保护的要求。同时该场地偏于井田东部，井下几乎为单翼开采，而且也存在村庄搬迁问题， 3.1.2 工业场地及井口位置方案比选工业场地及井口位置方案比选见表3-1。通过表3-1工业场地与井口位置比较看出，菜子村工业场地交通运输方便，具有的优点明显。井口位置在沟北不需整治菜子沟口的排洪沟，但场地布置紧张，且矿井的生产系统和洗煤厂的生产系统相互交叉，严重影响场地环境。而井口位置在沟南具有开拓工程量省，井筒施工工程地质条件好，矿井和洗煤厂系统相对独立，互不干扰。因此设计推荐菜子村工业场地，井口位置布置在沟南的方案。3.1.3 矿井井筒位置及数目 矿井初期共有主斜井、副斜井及西坡回风立井三条井筒，主斜井、副斜井均位于菜子村工业场地。风井为立井，位于塬上西坡村附近，采用中央分列抽出式通风方式。后期为了减少风阻根据生产的区域不同，在邹家坪和木盘川各布置一对进、回风立井用于进风和回风。矿井初期井筒特征表见表3-2。矿井后期井筒特征表见表3-3。3.1.4 井筒布置、装备及用途根据推荐的井田开拓方式，各井筒布置如下。1主斜井井筒：用以运煤、进风并作安全出口，井口标高为861.6m，井底标高为+640，井筒断面为直墙半圆拱形，净宽5200mm，净高4000mm，井筒倾角14，斜长916m，净断面积 17.9m 2，为方便撒煤清理，巷道底板需铺设100mm厚的混凝土。井筒内装备一台宽1400mm的钢绳芯强力胶带输送机，敷设动力、通讯电缆及洒水管路。为方便胶带输送机检修，在井筒东侧设有架空缆车，巷道中间设有行人台阶。其断面布置如图3-1。2副斜井井筒：担负矿井的设备材料、人员提升、进风，并作安全出口，井口标高+861.2m，井底标高+640m，井筒倾角20斜长647m。井筒断面为直墙半圆拱形，净宽5300mm，净高4200mm，净断面积19.2m 2。由于本矿井为高产高效矿井，井下巷道为全煤巷布置，矿井辅助运量小，下井人员少，井筒铺设单轨，设置固定道床，轨距为900mm，表3-2 初 期 井 筒 特 征 表井筒名称井口坐标井口标高（m）井筒（提升）方位角（度）井筒长度（m）井底标高（m）井筒倾角（度）断面积（m2）用 途纬距（X）经距（Y）轨面底板净掘主斜井3882621.00036496363.000+861.600916+640.001417.923.1提煤、进风、行人副斜井3882583.00036496403.000+861.200647+640.002019.225.5辅助提升、进风、行人西坡回风立井3881668.00036496323.000+1024.30380+640.009019.626.4回风、安全出口表3-3 后 期 井 筒 特 征 表井筒名称井口坐标井口标高（m）井筒（提升）方位角（度）井筒长度（m）井底标高（m）井筒倾角（度）断面积（m2）用 途纬距（X）经距（Y）轨面底板净掘邹家坪进风立井3881280.00036491