采矿工程毕业设计（论文）-赵固一矿1.8Mta新井设计.docx

编号：（ ）字 号本科生毕业设计（论文）赵固一矿1.8Mt/a新井设计注浆堵水技术简析 题目： 姓名： 学号： 班级： 二一三年六月中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名： 学 号： 学 院： 应用技术学院 专 业： 采矿工程 设计题目： 赵固一矿1.8Mt/a新井建设 专 题： 注浆堵水技术简析 指导教师： 职 称： 2013年6月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院 应用技术学院 专业年级 学生姓名 任务下达日期： 年 月 日毕业设计日期： 年 月 日至 年 月 日毕业设计题目： 赵固一矿1.8Mt/a新井建设毕业设计专题题目： 注浆堵水技术简析毕业设计主要内容和要求：院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业设计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设计答辩及综合成绩答 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 要本设计包括了三个部分：一般部分，专题部分和翻译部分。一般部分是赵固一矿1.8Mt/a新井设计。全篇共分为十个部分：矿井概述及井田地质特征、井田境界和储量、矿井工作制度、设计生产能力及服务年限、井田开拓、准备方式、采煤方法、井下运输、矿井提升、矿井通风及安全和矿井主要经济技术指标。赵固一矿位于焦作煤田东部、太行山南麓，行政区划隶属辉县市管辖 井田中心东南距新乡市39km，西南距焦作市50km，东北至辉县市17km，南距获嘉县20km，其间均有公路相通。新乡至辉县吴村762窄轨铁路在井田内东西向穿过，交通十分便利。二1煤层为可采煤层，平均厚度为4m，平均倾角为4。矿井正常涌水量2377.4m3/h。矿井属于低瓦斯矿井，煤尘无爆炸危险性，并且煤层无自燃发火倾向。赵固一矿的设计生产能力为1.8Mt/a，服务年限为65.3a，矿井工作制度为“四六制”。矿井的采煤方法主要为倾斜长壁综合机械化一次采全高，矿井为立井单水平开拓。矿井采用一矿一面的高效作业方式，工作面长度为180m。运输大巷采用胶带输送机运输煤炭，轨道大巷采用连续无极绳牵引车运输矸石和材料等。矿井通风方式初期采用中央并列式，后期采用两翼对角式通风。 专题部分对矿井注浆堵水技术进行了详细的介绍。翻译部分是一篇关于锚杆的力学分析及工程应用，题目为“Rock bolt mechanical analysis and its application to engineering”。关键词：矿井设计，注浆堵水，锚杆 AbstractThe design includes three parts: the general part, the special part and the translation part.The general part is Zhaogu mine 1.8Mt/a Nii. The paper consists of ten parts: introduction and Ida Ida, mine geological characteristics of boundary and reserves, coal mine work system, design production capacity and service life, Ida forge, preparation methods, the mining method, underground transport, mine hoist, mine ventilation and safety and coal mine main economic and technical indicators.Zhaogu coal mine is located in Jiaozuo East, south of Taihang Mountain, the administrative division under the jurisdiction of Huixian city Ida center south-east from Xinxiang 39km 50km from Jiaozuo City, southwest, northeast to Huixian 17km, South from Huojia County 20km, which have road access. Xinxiang to Huixian Wu Cun 762 narrow gauge railway to pass through in Ida things, the traffic is very convenient. Two 1 coal seam in coal seam, the average thickness is 4m, the average angle is 4 . The normal flow of water 2377.4m3/h. The mine belongs to the low gas mine, coal dust, no explosion danger, no and coal seam spontaneous combustion. In Zhaogu No.1 coal mine design capacity of 1.8Mt/a, length of service for 65.3a, mine work system for four six system. Pit mining methods to inclined longwall mechanized full-seam mining, mine for shaft single level development. Mine used the efficient operation side of a mine, working face length for 180m. Main haulage roadway using belt conveyor transport of coal, rail roadway with continuous endless rope haulage vehicle transportation gangue and materials etc. The central paratactic type initial mine ventilation, the two wings of diagonal ventilation period.A special section on the mine grouting technology are introduced in detail. Translation part is a mechanical analysis of bolt and its engineering application, entitled Rock bolt mechanical analysis and its application to engineering. Key words: mine design, grouting, anchor.目 录一般部分31 矿井概述及井田地址特征31.1.1位置与交通31.1.2矿区经济概况31.1.3电源情况31.1.4矿区的气候条件及地震31.1.5地形地貌及水系水源31.2.1地形、地层概述及井田勘探程度31.2.2井田的地质构造31.2.3 井田的水文地质特征31.3.1煤层31.3.2煤层的围岩性质31.3.3煤质31.3.4煤的用途31.3.5其他技术开采条件32 井田境界和储量32.1.1井田境界的确定32.1.2井田赋存特征32.3.1矿井设计资源/储量32.3.2设计可采储量33 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限33.2.1确定依据33.2.2 矿井设计生产能力33.2.3矿井服务年限33.2.4井型校核34 井田开拓34.1.1井筒形式、数目及位置的确定34.1.2工业场地位置、形状和面积的确定34.1.3开采水平的确定与标高的划分34.1.4大巷布置及层位选择34.1.5井开拓延深方案的确定34.2.1井筒34.2.2井底车场34.2.3主要开拓巷道34.2.4巷道断面及支护形式34.2.5巷道支护方式35 准备方式盘区巷道布置35.1.1煤层的埋藏条件35.1.2煤质资料35.1.3二1煤层顶底板特性35.1.4 水文地质情况35.1.5 地质构造35.2.1盘区数目及首采区位置35.2.2首采盘区参数35.2.3盘区巷道布置35.2.4盘区生产系统35.2.5盘区巷道布置方法35.2.6盘区生产能力及采出率35.2.7采区车场选型设计36 采煤方法36.1.1采煤方法的选择36.1.2回采工作面长度的确定36.1.3工作面推进长度和推进方向的确定36.1.4回采工作面破煤和装煤方式36.1.5回采工作面运输方式36.1.6回采工作面支护方式36.1.7采空区处理36.1.8端头支护36.1.8工作面设备布置36.1.9采煤工艺36.1.10回采工作面吨煤成本36.2.1回采巷道布置方式36.2.2回采巷道参数37 井下运输37.1.1矿井设计生产能力及工作制度37.1.2煤层及煤质37.1.3运输距离和辅助运输设计37.1.4矿井运输系统37.2.1设备选型原则37.2.2盘区运输设备选型及能力验算37.3.1胶带大巷设备选择37.3.2辅助运输大巷设备选型37.3.3运输设备能力验算38 矿井提升38.1.1矿井提升的原始条件和数据38.2.1主井提升系统38.2.2副井提升系统39 矿井通风及安全技术39.1.1概述和通风系统基本要求39.1.2通风方法的确定39.1.3通风方式的确定39.1.4盘区通风系统的要求39.1.5回采工作面的通风方式39.2.1按采煤工作面需风量计算39.2.2按掘进工作面需风量计算39.2.3其他硐室和其他地点所需风量39.2.4矿井所需总风量39.2.5矿井风量的分配39.3.1确定矿井通风容易时期和困难时期39.3.2矿井最大阻力路线和通风网络图39.3.3矿井通风总阻力39.3.4两个时期的矿井总风阻和总等积孔39.4.1风扇的选择39.4.2电动机选型39.5.1灾害预防39.5.2安全监测设备配备39.5.3救护队设置310 矿井基本技术经济指标3参考文献3专题部分3注浆堵水技术简析31.1注浆堵水技术的概念31.2注浆堵水技术的优点及适用条件31.3注浆的分类31.4注浆材料31.5注浆设备31.6注浆工程的应用31.7注浆的具体步骤31.8注浆参数32.1概述32.2研究的必要性32.3注浆堵水技术的发展历程32.4注浆堵水技术的研究现状与研究成果33.1突水点注浆堵水33.2井下注浆堵水的先例33.3处理矿井水灾采用注浆堵水技术的案例分析33.3.1东庞矿“4.12”突水灾害33.3.2过水巷道封堵技术33.3.3阻水墙的建造33.3.4陷落柱治理的必要性33.3.5突水陷落柱封堵技术33.3.6定向分支钻孔33.3.7堵水效果放水试验33.3.8结论3参考文献3翻译部分3致 谢3一般部分中国矿业大学2013届本科毕业设计 第135页一般部分1 矿井概述及井田地址特征1.1矿区概述1.1.1位置与交通 焦作煤业（集团）有限责任公司赵固一矿位于焦作煤田东部、太行山南麓，行政区划隶属辉县市管辖，其地理坐标为东经11333001134419，北纬352309352800。井田中心东南距新乡市39km，西南距焦作市50km，东北至辉县市17km，南距获嘉县20km，其间均有公路相通。井田南距新（乡）焦（作）铁路获嘉车站21.5km，西南距焦作矿区专用铁路古汉山车站20 km。新乡至辉县吴村762窄轨铁路在井田内东西向穿过，交通十分便利。交通详见图1-1-1。赵固一矿交通位置图图1-1-1赵固二矿赵固一矿 1.1.2矿区经济概况本区矿产资源丰富。矿区工业以煤炭、电力、冶金、耐火材料为主，矿区农业以种植小麦、玉米、红薯等为主，经济作物主要有烟叶、花生、棉花、药材。另外，太行山区旅游业发展势头迅猛，云台山、八里沟等风景名胜全国知名，带动了地区经济的发展。矿区所在辉县市，现有耕地面积88万亩，人口75万，辖11镇15乡，534个行政村1450个自然村。“十一五”期间，河南省将加快构建和发展以郑州为中心，包括洛阳、开封、新乡、焦作等城市在内的城市密集区，中原城市群发展构想是突出重点，建设郑州都市圈，建设城市产业走廊、现代服务业中心和现代农业示范带，都给赵固矿区开发带来良好的发展机遇。 矿井建设所用的水泥、砂石等材料可由当地生产，钢材、木材等需由外地运入。另外，该区人口比较密集，劳动力资源丰富。1.1.3电源情况井田周围有李固110kV变电站和冯营250MW自备电厂以及冀屯110kV变电站，相距本矿井分别为22km、27km和3km，为确保矿井供电质量及可靠性，设计利用李固110kV变电站和冯营250MW电厂作为矿井双回供电电源。目前，双回110kV输电线路已架设一回至矿井工业广场，另一回正在架设，故电源落实可靠。1.1.4矿区的气候条件及地震 本区属暖温带大陆性气候，四季分明，夏季炎热，冬季寒冷，春秋季气候凉爽宜人，年平均气温14.114.9。年平均降水量580600mm，降雨集中在七、八月份，约占年降水量的70%以上。年蒸发量16802041mm，最低气温-8.1，最高气温38.6。年平均相对湿度为70%，月平均相对湿度八月最大，为83%，一月最小，为63%。结冰期一般在12月翌年三月，冻土深度为100150mm，积雪厚度150200mm。夏季多东南和南风，冬季多西北和北风，年平均风速2.37m/s，最大风速18m/s。 据河南省地震局资料记载，本区最大一次地震是1587年4月10日发生在修武县的六级地震，基本烈度为度。1.1.5地形地貌及水系水源 本区属于太行山前冲洪积平原，地面海拔标高75100m ，全区呈北高南低缓慢倾斜地势，地形简单，自然坡度58。本区属海河流域卫河水系，区内主要河流有：清水河、黄水河、石门河。矿区北部的太行山岩层裸露，接受降雨补给后在河谷地带形成许多岩溶大泉，并成为河流的发源地，多数河流上游河段有水，距山口1020km开始漏失或全部漏失，成为煤矿的主要充水水源。另外，为满足农业灌溉需要，还兴修了一些灌溉干渠。 井田内可供选择的水源有：新近系中部承压水以及处理后的矿井井下排水。利用地下水水质易保证且处理简单，利用矿井排水符合节水政策，因此，设计中两个水源均考虑利用，建井初期生产及生活用水利用新近系砂砾石层地下水，矿井生产期间生产、生活及选煤厂洗煤用水利用处理后的矿井排水。1.2井田地质特征1.2.1地形、地层概述及井田勘探程度 本区属于太行山前冲洪积平原，地面海拔标高75100m ，全区呈北高南低缓慢倾斜地势，地形简单，自然坡度58。 本区为新近系、第四系全掩盖区，钻孔揭露地层由老到新为：奥陶系中统马家沟组、石炭系中统本溪组、石炭系上统太原组、二叠系下统山西组与下石盒子组、新近系、第四系。其中石炭系上统太原组和二叠系下统山西组为主要含煤地层，地层从老到新分述如下：1、奥陶系中统马家沟组（O2m）以深灰色巨厚层状隐晶质石灰岩为主，致密坚硬，裂隙发育，多充填方解石。本组实际厚度大于400m，揭露厚度2.25-100.41m，平均21.10m。 2、石炭系中统本溪组（C2b）底部为铝质泥岩，中部为灰色砂质泥岩，上部为黑色泥岩和砂质泥岩。本组厚3.5719.05m，平均11.73m。与下伏地层呈平行不整合接触。3、石炭系上统太原组（C3t）由石灰岩、砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤层组成，本组下起一2煤层底，上至二1煤层底板砂岩底，厚91.28112.90m，平均105.95m，与下伏地层整合接触。据其岩性组合特征可分为上、中、下三段：（1）、下段：自一2煤层底至L4灰岩顶，平均厚度41.12m。岩性以石灰岩、煤层为主，夹砂质泥岩、泥岩。含石灰岩3层（L2L4），多为煤层顶板，其中L2石灰岩普遍发育，为本区主要标志层，厚9.2618.46m，平均厚度14.86m。底部赋存一2煤层基本全区可采，一2煤层有分岔合并现象。（2）、中段：自L4灰岩顶至L8灰岩底，平均厚度39.02m。以砂岩、砂质泥岩、泥岩为主，底部常有一层中粗粒石英砂岩。灰岩L5、L6不稳定，有时相变为砂岩和砂质泥岩。（3）、上段：自L8灰岩底至二1煤层底板砂岩底，平均厚度25.81m。以石灰岩、砂质泥岩、泥岩为主，夹薄煤四层，皆不可采。含灰岩2层（L8 、L9），其中L8石灰岩普遍发育，厚0.2511.0m，平均厚7.80m，为本区主要标志层。L9石灰岩亦较稳定。4、二叠系下统山西组（P1sh）下起二1煤层底板砂岩底，上至砂锅窑砂岩底，厚66.0189.64m，平均77.42m，岩性由砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成，为本区主要含煤地层，含煤三层，其中二1煤为主要可采煤层。据其岩性特征自下而上分为二1煤层段、大占砂岩段、香炭砂岩段、小紫泥岩段。其中二1煤层段和大占砂岩段自二1煤层底板砂岩底至香炭砂岩底，厚48.87m，大占砂岩为中粗粒砂岩，厚1.4918.41m，平均9.79m，为主要标志层。大占砂岩距二1煤层4.8310.6m，平均6.27m。本组与下伏太原组地层整合接触。5、二叠系下统下石盒子组（P1X）据区内钻孔揭示，仅保留本组下部三、四煤段地层，下起砂锅窑砂岩底，上至基岩剥蚀面，保留厚度0.90131.00m，平均42.43m。本组与下伏山西组地层整合接触。6、新近系、第四系覆盖于上述各时代地层之上，由坡积、洪积与冲积形成的粘土、砂质粘土、砾石及砂层等组成。厚366.68m（7202孔）808.10m（6810孔），平均480.02m，且由北而南、由西向东逐渐增厚。下图为地质综合柱状图。地质综合柱状图图1-2-1 本区以往地质工作始于1955年，先后由中南煤田地质局、河南煤田地质局物测队、河南煤田地质局三队和河南煤炭地质勘察研究院在本区进行过地质工作，止2003年8月，全井田以往施工钻孔39孔，工程量22472.57m，完成二维地震测线25条，剖面长65km，物理点3936个。提交的成果有焦作煤田墙南辉县地区地震勘探报告、河南省焦作煤田赵固矿区普查报告。本次勘探始于2003年10月，止于2004年6月，完成钻孔20孔，其中一般地质孔14孔，水文孔6孔，工程量13800m，完成二维地震测线29条，剖面长127km，物理点6660个，首采区完成三维地震勘探，三维范围在F16与F17断层之间，深部至6405孔，浅部至11901孔，三维面积11km2。经过钻探和物探，查明了井田构造形态、井田边界断层、先期开采地段大于等于30m断层，首采区落差大于5m断层，查明了煤层赋存条件及其开采技术条件，确定了水文地质勘探类型并预算了矿井涌水量。综合历次勘探，全井田范围共施工钻孔59孔，平均每平方km1.24个钻孔，勘探方法采用了综合勘探方法，地震与钻探相互利用，互为补充，勘探工程层次分明，重点突出，尤其是井底车场及首采区进行了三维地震，大大提高了勘探精度，满足了矿井设计和生产要求。1.2.2井田的地质构造 井田总体构造形态为一走向北西、倾向南西、倾角26，局部12的单斜构造。受区域构造控制，本区构造特征以断裂为主，发育的断层有NE向、NW向和近EW向三组，其中以NE向为主。NE向断层延伸长、落差大、频度高，由西北向东南把整个井田切割为阶梯状长条形断块，且具多期活动性，造成断层两盘新生界地层厚度相差较大；NW向和EW向断层多被NE向断层切割，近EW向断层多在NE向断层之间发育。 全井田内共发育断层24条，其中落差100m的4条（F15、F16、F17、F20），10050m的3条（F23、F25、DF37），50m20m的4条（DF46、DF48、F24、F28），落差小于20m的13条。详见主要断层特征表1-2-2。落差小于20m的13条断层中，大于10m的2条，105m的5条，小于5m的6条。断层按走向划分，NE向4条，NW向3条，EW向6条，13条小断层中有9条位于初期采区内。全井田另解释孤立断点14个，A级断点9个，B级断点5个，按落差分，大于20m断点1个，1020m断点8个，小于10m断点5个。井田内没有岩浆岩活动。1.2.3 井田的水文地质特征（一）、区域水文地质特征焦作煤田地处太行山复背斜隆起带南段东翼，其北部为太行山区，天然水资源量38541万m3/a，山区出露的石灰岩面积约1395km2，广泛接受大气降水补给，补给量26.28 m3/s。区内寒武系、奥陶系石灰岩岩溶裂隙发育，为地下水提供了良好的储水空间和径流通道，岩溶地下水总体流向在峪河断裂以北（含赵固一矿井田）为SE、SW向，以南为NW向，一般在断裂带附近岩溶裂隙发育，常常形成强富水、导水带，如凤凰岭断层强径流带，朱村断层强径流带、方庄断层强径流带等。统计资料显示，岩溶地下水动态大致经历了三个阶段，即：五十年代中期到六十年代中期的基本天然状态；六十年代中期到七十年代末期的平水期过量开采状态；七十年代末到二十世纪初的枯水期过量开采状态，各期数据变化详见表1-2-3。总的来看，如果没有丰水年的降水补给，区域岩溶地下水平衡状态基本已被打破，水位连年下降已成定势。 焦作煤田岩溶地下水变化历时统计表 表1-2-3 水文年年代历时（年）降雨量（mm）排水量（m3/s）水位降低（m）最低水位（m）水位年变幅(m)丰水期526412826.11.501100816平水期657713711.874.6949.0915.8枯水期78868662.39.9396.0856.2(二)、井田主要含水层及隔水层1、含水层、中奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层由中厚层状白云质灰岩、泥质灰岩组成，本区揭露最大厚度100.79m，一般揭露厚度812m，含水层顶板埋深437.26834.61m，上距L2灰岩一般19m，距二1煤层一般118.26142.58m，正常情况下不影响煤层开采，但在断裂构通情况下对矿井威胁大。该含水层在古剥蚀面的岩溶裂隙发育，钻孔漏失量12m3/h，12203孔抽水单位涌水量0.226 l/s.m，渗透系数0.701m/d，稳定水位标高87.01m。、太原组下段灰岩含水层由L2、L3灰岩组成，其中L2灰岩发育较好，厚度由西向东、由浅而深变厚，一般厚15m，最厚18.98m(7203)。据18个钻孔统计，遇岩溶裂隙涌漏水钻孔3个，占揭露总孔数的16.7%，涌、漏水钻孔主要分布在断层两侧和附近，6809孔涌水量4.0m3/h，区内近似水位标高+86.2m。区外6002孔抽水单位涌水量1.090l/s.m，渗透系数9.87m/d，为富水性较强的含水层。该含水层直接覆盖于一2煤层之上，上距二1煤层89.27104.36m，为二1煤层间接充水含水层。、太原组上段灰岩含水层主要由L9、L8、L7灰岩组成，其中L8灰岩发育最好，据揭露该层灰岩含水层的34个孔统计，含水层厚度一般811m，平均8.75m，最厚11.50m（7603孔），灰岩岩溶裂隙较发育，连通性较好，在倾向上好于走向。统计漏水6孔，占揭露总孔数的17.65%，漏水钻孔主要分布在古剥蚀面、北东面断层及露头附近，漏水量0.1212.0 m3/h。钻孔抽水单位涌水量0.5507L/s.m，渗透系数9.8210.94m/d，水位标高87.9288.85m，比前两年水位升高36m，为中等富水含水层。PH值为7.78.35。该含水层上距二1煤层24.0839.89m，平均31.94m，为二1煤层底板主要充水含水层。、二1煤顶板砂岩含水层主要由二1煤顶板大占砂岩和香炭砂岩组成，厚度一般2.867.99m（113层）,揭露34孔未发生涌、漏水现象。井检1孔抽水单位涌水量0.000736l/s.m，渗透系数0.00858m/d，水位标高84.51m，属弱富水含水层。、风化带含水层由隐伏出露的各类不同岩层组成，厚度1550m，一般2035m，除石灰岩风化带含水层富水性较强外，其它砂岩、砂质泥岩等岩层属弱含水层到隔水层，局部为弱透水层。11901孔抽水，单位涌水量0.0000826L/sm，渗透系数1.12m/d。、新近系中底部砂砾石含水层新近系中部存在13层中、细砂，含乘压水，井检1孔抽水单位涌水量0.393 l/s.m，渗透系数2.082 m/d，水位标高87.61m，属中等富水含水层，PH值为7.82。本井田范围内，新近系底部未见砂砾石层（俗称“底含”）含水层，底部砾石为古河床相，主要分布在勘探区西、东部，由砾石、砂砾石组成，呈半固结状态，其渗透率介于含水与弱透水之间，属弱富水含水层，对矿床影响不大。、第四系含水层主要由冲积砾石和细至中粗砂组成，级配差别大，多位于中上段。普查区西部山前多为砾卵石层，含水层埋藏较浅，厚度5.016.1m，含水丰富；中、东部多为砂、砾石含水层，多层相间分布，调查含水层厚度11.735.95m，富水性较强。区内民用机井简易抽水试验，单井单位涌水量14.38l/s.m；水位标高75.5783.64m，pH值呈中性。由于含水层埋藏浅易受环境污染，所采三组水样的大肠菌群、细菌总数均严重超标。2、隔水层、本溪组铝质泥岩隔水层系指奥陶系含水层上覆的铝质泥岩层、局部薄层砂岩和砂质泥岩层，全区发育，厚度2.8028.85m，分布连续稳定，具有良好的隔水性能。、太原组中段砂泥岩隔水层系指L4顶至L7底之间的砂岩、泥岩、薄层灰岩及薄煤等岩层，该层段总厚度28.9453.25m，以泥质岩层为主体，为太原组上下段灰岩含水层之间的主要隔水层。、二1煤底板砂泥岩隔水层系指二1煤底板至L8灰岩顶之间的砂泥岩互层，以泥质类岩层为主。该段的总厚度为24.0839.89m，平均31.94m，其分布连续稳定，是良好的隔水层段，但遇构造处隔水层变薄，隔水性明显降低。、新近系泥质隔水层由一套河湖相沉积的粘土、砂质粘土组成，厚度215571m，呈半固结状态，隔水性良好，可阻隔地表水、浅层水对矿床的影响。（三）、预算矿井涌水量勘探报告对二1煤层顶、底板充水含水层进行了抽水试验，共抽水9层次，其中奥灰1层次、太原群上段4层次，顶板1层次，利用抽水参数用解析法预算全矿井和-525m水平正常涌水量分别为2377.36m3/h、1828.45m3/h。另外，利用邻近古汉山和辉县吴村煤矿实际涌水资料用比拟法预算全矿井和-525m水平正常涌水量分别为2291.04m3/h、1863.98m3/h。总体认为，公式法预算与比拟法预算结果比较接近，但还存在有差距，主要原因勘探报告认为是古汉山矿井下暴露条件还不够充分，而吴村煤矿开采水平较浅。故勘探报告推荐以解析法计算的涌水量结果，最大涌水量按正常值的1.251.35倍计算，故赵固一矿预算涌水量为：正常涌水量最大涌水量-525m水平1828.45m3/h2468.41m3/h全矿井2377.36 m3/h2971.7 m3/h设计利用全矿井涌水量作为井底主排水设备选型的依据。需要指出，上述预算的涌水量与实际难免会有出入，生产当中应根据实际暴露情况，不断进行修正、完善。1.3煤层特征1.3.1煤层 井田含煤地层为石炭系太原组、二叠系山西组和下石盒子组。含煤地层总厚237.53m，划分5个煤组段，含煤21层，煤层总厚11.41m，含煤系数4.80%。山西组和太原组为主要含煤地层，山西组下部的二1煤层和太原组底部的一2煤层为主要可采煤层，其余煤层偶尔可采或不可采，可采煤层总厚9.51m。 1、二1煤层：赋存于山西组下部，上距大占砂岩4.8310.6m，平均6.27m，距砂锅窑砂岩49.175.33m，平均58.20m；下距L8灰岩24.0839.89m，平均31.94m，其层位稳定。井田内计有38孔穿过二1煤层，全部可采，煤层厚度1.217.10m，平均5.29m，其中煤厚3.58.0m的钻孔36个，占见煤钻孔的94.7%。煤厚变异系数0.22，标准差1.18，可采性指数100%，属全区可采的稳定型厚煤层。 二1煤层厚度变化小，且变化规律明显。井田南西部厚度较小，一般3.84.15m，其余块段除断层边缘零星分布有4点煤厚小于4m外，绝大多数点煤层厚度均稳定在5.56.96m。初期采区统计见煤点22个，煤层厚度3.926.96m，除去一个最厚点和一个最薄点，平均煤厚6.14m。 38个钻孔中有24孔见二1煤层有夹矸，其中夹矸1层者有16孔，2层有5孔，3层有3孔，夹矸厚度0.050.42m，多为炭质泥岩和泥岩，故煤层结构简单。二1煤层赋存标高-330-780m，埋藏深度410860m。 2、一2煤层：赋存于太原组底部，上距二1煤层106.96121.47m，平均116.26m，下距奥陶系顶界面3.5719.05m，平均11.73m。全区41孔中，14孔穿见，全区可采，揭露煤厚1.385.68m，平均3.62m。煤层结构简单较复杂，一2煤局部分叉为一21、一22、一23，分叉后下部两层煤属局部可采或偶尔可采煤层。由于一2煤下距奥陶系灰岩仅有11.73m，其直接顶板又为L2强灰岩含水层，处于两强含水层之间，水文地质条件极复杂，且煤质属中灰、高硫煤，属政策限采煤层，未列为勘探对象，设计暂不考虑开采。井田煤层特征表表1-3-1煤层编号可采厚度（m）煤层间距（m）结构情况可采程度稳定性夹矸层数类型两极值两极值一般值一般值二11.217.10106.96121.4703简单全区可采稳定5.29116.26一21.385.68106.96121.47无简单较复杂局部可采或偶尔可采较稳定3.62116.261.3.2煤层的围岩性质1、新生界冲积层条件 新生界平均厚度480.02m，上部第四系为一山前冲积沉积，第四系底部为冲、洪积卵石层，富水程度较强；下部新近系大部分为粘土、粉砂质粘土，其次为中、细砂，部分受上覆土层自重压力影响，部分呈半固结状态。粘土、粉砂质粘土抗压强度0.1472.373MPa，内聚力0.00390.481 MPa，塑限10.622.7%，膨胀率1.1535.03%，孔隙比0.310.65，含水量9.421.2%。2、煤层顶板基岩保留层条件 煤层顶板基岩主要为山西组和下石盒子组地层，厚度一般大于30m，不足30m的范围：在F16断层以北分布于11201孔东侧；F16和F17之间分布有三处，一是1220511901孔一线，宽度8001500m，第二处是7304孔至F17之间，第三处是煤层露头附近，宽度200500m。总体趋势是由东向西逐渐增厚，煤层顶板基岩厚度小于30m范围多为破碎状态，结构疏松，30m以下基本保留原岩特征。3、煤层顶、底板工程地质条件 二1煤顶板：直接顶厚度一般36m，岩石完整性与稳定性均较好，顶板易于管理。岩性有砂质泥岩及粉矿岩、泥岩和少部分砂岩。分布情况为：F16F17块段中部（含首采区）和F15F16块段浅部6004孔以浅，直接顶为砂质泥岩和粉砂岩，11602孔和11902孔周围直接顶为砂岩，其余范围包括F16F17块段浅部和整个井田深部均为泥岩顶板。按面积统计，砂岩顶板占5，粉砂岩和砂质泥岩占35，泥岩占60。砂质泥岩抗压强度8.523.2MPa，属半坚硬岩类。零星分布的伪顶厚0.30.5m，随采随落。老顶多为812m中粗粒砂岩（大占砂岩），局部相变为砂质泥岩，吸水后抗压强度16.479.9MPa，岩石坚硬、稳定性较好。 二1煤底板：底板以泥岩、砂质泥岩为主，二1煤下部到第一层石灰岩之间厚度8.3227.8m，一般1015m，底板岩层总体完整性较好，但部分泥岩底板有泥化现象。与顶板大占砂岩相对应，底板有中细粒砂岩，厚7.8m左右。4、巷道围岩稳定性评价 （1）岩石RQD指标统计：首采区内4个孔统计结果以中等差为主，其他区域5个孔统计RQD指标中等好为主。分析首采区指标低的原因是这些钻孔多数靠近断层分布。 （2）泥岩和砂质泥岩吸水后强度明显降低，泥岩干燥状态下抗压强度2430MPa，吸水后3.912.8MPa，砂质泥岩干燥状态下强度1336MPa，吸水后624MPa。但在长达1030天的岩石浸水试验观测中，各类岩块没有泥化、崩解现象，显示了顶底板岩石遇水变化不大的特点。 （3）断层发育处，岩石原生结构遭到破坏，裂隙发育，强度降低。1.3.3煤质 二1煤以块煤为主，夹有少量粒状煤，灰黑至黑灰色，条痕为灰黑色，似金属光泽，以贝壳状断口为主，局部为参差状。内生裂隙发育。块煤强度大，坚硬，钻孔煤芯资料统计，块煤产率平均约为89.7%，平面分布大致有自西向东、从北向南逐渐增高的趋势。视密度1.46。 二1煤原煤灰分为10.0315.59%，平均12.77%，属低中灰煤；原煤硫分为0.280.49%，平均0.38%，属特低硫煤形态以有机硫为主，次为硫化铁硫；磷含量为0.027%，为低磷煤。原煤挥发份产率5.7111.18%，平均7.93，水分1.33%，原煤恒容低位干燥基发热量28.7331.50MJ/kg，平均29.90MJ/kg。详见下表1-3-3.二1煤层主要煤质特征表表1-3-3 名称灰分Ad%硫分St,d%磷分（10-6）Pt%发热量MJ/kg含量10.0315.590.280.4928.7331.50平均12.770.380.02729.90 二1煤属高强度煤，抗碎强度平均为68.6%65，可磨性指数为3440，属难磨煤。二1煤属弱结渣性，高熔灰分煤。详见下表1-3-3 综上所述二1煤层为低中灰、特低硫、低磷、高熔融性、高强度、弱结渣性，不易破碎的高发热量三号无烟煤。其块煤产率较高，块煤可做化工造气，末煤可用作高炉喷吹、动力或民用燃料。二1煤风氧化带推定为基岩面以下垂深10m。抗碎强度、可磨性指数测试结果表表1-3-4 煤层可磨性指数抗碎强度试验HGI分级SS分级二134难磨煤68.6高强度煤1.3.4煤的用途赵固井田二1煤为低中灰、特低硫、低磷、高熔融性、抗碎强度高、高热稳定性、弱结渣性、难磨碎的优质无烟三号煤，其块煤作为化工造气用原料，末煤可用作高炉喷吹、动力或民用煤。1.3.5其他技术开采条件、瓦斯 本区以往地质工作二1煤层集气式采瓦斯样5个，解吸法采瓦斯样3个，本次地质勘探解吸法采瓦斯样9个，采样深度421.2815.3m，并进行了瓦斯成分、含量测定，测定结果见表1-3-5。由表1-3-5可知，二1煤层瓦斯成分中以N2为主，占58.46%，CH4成分占26.14%，通常情况下，瓦斯成分中CH4成分小于80%，称为瓦斯风化带，本井田CH4成分远小于80%，二1煤层处在CH4成分极小的瓦斯风化带之中。瓦斯含量中CH4含量在09.96ml/g，二1煤层15个瓦斯取样点测试，除1孔位于井田最深部（11807）含量9.96ml/g外，余下14个孔最高CH4含量4.93ml/g，其中有7孔CH4含量小于0.1ml/g，平均2.02ml/g。根据CH4含量按照最新颁发的矿井瓦斯涌出量预测方法（AQ行业标准），预测未来矿井生产相对瓦斯涌出量5m3/t，绝对瓦斯涌出量31.57m3/min，矿井应属低瓦斯矿井。矿井建设到目前为止，已掘进煤巷数千米，巷道瓦斯涌出量很小，实测仅有0.30.4m3/min。二1煤层瓦斯测试结果表表1-3 -5煤层统计结果瓦斯成分（%）瓦斯含量（ml/gr）O2（%）煤质分析（%）CO2CH4N2CO2CH4N2自然加热MadAd二1最大值30.3782.9690.420.779.964.3014.286.182.3539.10最小值1.420.0010.590.240.000.381.070.240.364.90平均值15.4026.1458.460.512.021.315.891.830.9414.15点数13131314141413141414分析本井田瓦