采矿工程毕业设计（论文）-龙固井田600万ta新井设计（全套图纸）.doc

第 141 页中国矿业大学2013届本科毕业设计 目录1 井田概况及地质特征51.1 矿区概述51.1.1 地理位置51.1.2 地形地貌61.1.3 交通条件61.1.4 气象及地震71.1.5 区域经济简况81.1.6 矿区四邻关系81.1.7 可供建井主要材料供应情况81.1.8 电力供应来源81.1.9 水源水质及供应情况81.1.10 矿区建设综合评价81.2井田地质特征81.2.1井田勘探程度81.2.2井田煤系地层概述101.2.3地质构造141.2.4井田水文地质特征141.2.5井下岩层地温特性181.3煤层特征191.3.1煤层埋藏条件及露头程度191.3.2资源条件及开采条件191.3.3煤层顶底板性质191.3.4瓦斯、煤尘和煤的自燃倾向201.3.5煤层特征201.3.6煤的特征及煤质222 井田境界和储量252.1井田境界252.1.1井田范围252.1.2井田尺寸252.1.3开采界限262.1.4视密度262.2矿井工业储量262.21勘探类型、钻孔262.22煤层可采范围262.2.3矿井工业储量计算262.3矿井可采储量282.3.1矿井设计资源储量282.3.2矿井设计可采储量282.3.4工业广场煤柱283 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限303.1矿井工作制度303.2矿井设计生产能力及服务年限303.2.1 确定依据303.2.2矿井生产能力确定303.2.3井型校核304 井田开拓324.1井田开拓的基本问题324.1.1 井筒形式的确定324.1.2井筒位置的确定及带区划分344.1.3工业广场的位置354.1.4开采水平的确定354.1.5矿井开拓方案比较364.2矿井基本巷道424.2.1井筒424.2.2井底车场454.2.3井底车场硐室474.3主要开拓大巷484.3.1运输大巷484.3.2辅助运输大巷494.3.3回风大巷505 准备方式带区巷道布置525.1 煤层地质特征525.2 带区巷道布置及生产系统525.2.1带区巷道布置525.2.2带区主要巷道掘进方法555.2.3带区生产系统555.2.3带区生产能力和回采率565.3 带区车场选型设计575.3.1带去下部车场575.3.2带区主要硐室布置586 采煤方法596.1 煤层地质特征596.11煤层特征596.1.2瓦斯与煤尘596.1.3煤层顶底板条件596.2采煤方法和回采工艺596.2.1采煤方法596.2.2回采工作面参数606.2.3工作面设备选型616.2.4 工作面回采工艺696.2.5 采煤工作面正规循环作业706.2.6 工作面吨煤成本717 井下运输747.1 概述747.1.1矿井设计生产能力及工作制度747.1.2 煤层及煤质747.1.3 井下运输系统742、运输系统747.2带区运输设备选型757.2.1设备选型原则757.2.2带区运输设备选型及能力验算757.3大巷运输设备选择777.3.1主运输大巷设备选型777.3.2 辅助运输大巷运输设备选择778 矿井提升818.1 概述818.2 主立井提升818.2.1 设计依据818.2.2提升容器的选型818.2.3 提升机选型838.2.4提升电动机选型848.3副立井提升848.3.1设计依据848.3.2提升容器的选型858.3.3提升钢丝绳的选型858.3.4提升机选型858.3.5电动机选型869 矿井通风与安全879.1 矿井通风系统选择879.1.1矿井概况879.1.2 开拓方式879.1.3 开采方法879.1.4 变电所、充电硐室、火药库889.1.5 工作制、人数889.2 矿井通风系统的确定889.2.1 矿井通风系统的基本要求889.2.2 矿井通风方式的选择889.2.3 矿井主要通风机工作方式选择899.2.4 带区通风系统的要求909.2.5 工作面通风方式的选择909.3 矿井风量计算919.3.1 工作面所需风量的计算919.3.2 备用面需风量的计算929.3.3 掘进通风量929.3.4 硐室需风量939.3.5 其他巷道所需风量939.3.6 矿井总风量939.3.7 风量分配949.4 矿井通风阻力计算959.4.1 矿井通风阻力的计算原则959.4.2 矿井通风阻力计算969.4.3 矿井通风总阻力999.4.4 两个时期的矿井总风阻和总等级孔999.5 选择矿井通风设备1009.5.1 选择主要通风机1009.5.2 电动机选型1019.6 安全灾害的预防措施1049.6.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施1049.6.2 预防井下火灾的措施1059.6.3 防水措施10510 设计矿井基本技术经济指标106浅析我国煤矿老窑采空区水害的预测和防治技术108参考文献121英文原文122中文译文131参考资料140致 谢1411 井田概况及地质特征1.1 矿区概述1.1.1 地理位置 图1-1 井田位置、采区划分示意图龙固井田位于巨野煤田中南部，东距巨野县城约20 km，西距菏泽市约40 km。行政区划隶属菏泽市巨野县管辖。其地理坐标：东经 11549591155859，北纬 351359352259。表1-1 矿井范围拐点坐标一览表点号坐 标点号坐 标XYXY13917665.4020407622.10163901103.20 20399865.10 23915816.20 20407603.10173901120.1020398347.8033915824.0020406845.70183900195.50 20398337.40 43912125.50 20406807.40 193900221.40 20396061.30 53912133.40 20406049.70 203902070.6020396082.6063909359.50 20406020.80 213902079.4020395324.00 73909367.50 20405262.80 223907627.10 20395388.30 83907518.20 20405243.40 233907644.80 20393872.10 93907526.20 20404485.30 243910418.70 20393904.80 103903827.8020404446.20253910401.0020395420.50113903835.8020403687.80263915024.20 20395474.20 123902911.20 20403677.90 273914939.4020403048.80133902935.70 20401402.50 283915864.0020403058.80143902011.10 20401392.40 293915831.9020406088.30153902027.80 20399875.30 303917681.10 20406107.60 开采标高：由40m至-1200m1.1.2 地形地貌本区属黄河冲积平原，地形平坦，地势略呈西北高东南低，地面标高为+40.01+46.14 m，平均+43.26 m，自然地形坡度为2。本区水系比较发育，河流沟渠纵横成网，且为人工开掘的季节性河流，主要水系有新洙水河等，与区内各沟渠相贯通，旱季可引水灌溉，雨季可防洪排涝。全套图纸，加1538937061.1.3 交通条件铁路：兖新铁路从井田中部通过，东可通兖州与京沪和兖石铁路线相接，西可至菏泽、新乡与京九、京广铁路线相通。公路：主要有连云港至菏泽的327国道横穿井田中部，已建成通车的日照至东明高速公路从井田北部经过。另外通往各县市、乡镇间公路纵横交错，形成四通八达的公路网。水路：矿井东部68 km处有京杭运河通过，该运河向南至扬州与长江相通，可通航至江、浙、沪一带。本矿井交通运输十分便利。(附图1-2) 图1-2 交通位置图1.1.4 气象及地震1、气象本区气候温和，四季分明，属温带半湿润季风区海洋大陆性气候。据巨野气象站1957年1月至1999年6月的观测资料：年平均气温14.8，月平均最高气温32.4 (1998年7月)，最低气温-5.2 (1998年1月)，日最高气温42.4 (1966年7月19日)，日最低气温-18.7 (1957年1月2日)，常年最低气温一般在每年的1月份，平均-1.8 。降雨多集中在69月，春季雨少，时有春旱。年平均降水量694.70 mm，年最大降水量1219.5 mm(1964年)，年最小降水量363.9 mm(1966年)；日最大降水量223.0 mm(1975年9月19日)；年最大蒸发量1381.3 mm(1966年)，年最小蒸发量226.4 mm(1964年)。春季多南风和西南风，夏季多东南风，冬季多北风和西北风，年平均风速3.3 m/s。霜期一般在每年的1 1月中旬至次年4月上旬。最大积雪厚度0.15 m，最大冻土深度0.35 m。2、自然地震据历史资料记载：历史上本地区发生地震10次，其中造成重大灾害的2次；周围地区发生地震波及巨野县的21次，其中造成灾害的3次。根据中国地震动参数区划图(GB183062001)，该井田地震动峰值加速度为0.1 g（相当于地震基本烈度值）。1.1.5 区域经济简况本区位于鲁西南平原，土地比较肥沃，村庄比较稠密，农牧业比较发达，是国家定点的棉粮生产基地。农作物以小麦、棉花、玉米、大豆为主，粮、油、肉、蛋、蔬菜等供应充足。1.1.6 矿区四邻关系龙固矿井位于巨野煤田中南部，其北为赵楼煤矿、其南为万福煤矿；东部为田桥断层，该断层动盘下降，石炭二叠纪煤系埋藏较深，西部为煤层露头带。赵楼煤矿矿井面积143.356 km2，于2005年1月16日开工建设，主采3煤层；矿井设计能力为3.0 Mt/a，上组煤设计服务年限为60.5 a，开采方式为立井开采；属低瓦斯矿井，矿井正常用水量320 m3/h。万福煤矿正在筹建阶段，据万福井田勘探报告，井田面积129.86 km2，设计生产能力1.8 Mt/a,主采煤层为3煤层，采用立井开拓方式；属低瓦斯井田，矿井正常涌水量279 m3/h。1.1.7 可供建井主要材料供应情况矿井建设所需主要建筑材料，除钢材、木材及部分水泥需外地采购外，其余的砖、瓦、沙石等土产材料，均可由当地或附近地区解决供应。 1.1.8 电力供应来源本区附近有两座火力发电厂。东有济宁电厂，装机容量300 MW。底油菏泽电厂，装机容量850 MW。两座电厂通过220 Kv线路与山东电网项链。本矿井电源可以自巨野县城西北的三里庙220 Kv变电所和沙土110 Kv变电所。矿井电源落实可靠。1.1.9 水源水质及供应情况可供矿井选择的水源有第四系冲击层和上第三系的砂层水、奥陶系灰岩水及地面黄河水。本区第四系和上第三系的砂层水水量较丰富，但矿化度、硫酸根、氟离子含量高，水质条件较差，处理后可作为矿井主要水源。区内河流多引自黄河水，属地表水，易受污染，卫生指标严重超标，并受季节影响，经处理后可作为水源。本区外围奥灰隐伏区面积大，岩溶裂隙发育，含水丰富。1.1.10 矿区建设综合评价综上所述，本矿井建通便利，电源落实可靠，通讯网络发达，水源较可靠，土产材料易于解决，同事又临近矿井的建设和生产经验。因此，本矿井的外部建设条件是比较优越的。1.2井田地质特征1.2.1井田勘探程度1、勘探工程量：本井田勘探面积107 km2，采用以地震为主，钻探、测井及采样测试等手段密切配合的综合勘探方法。本井田累计完成的各项勘探工程量见表1-2。 表1-2 各项勘查工作量汇总表 勘查手段工作项目完 成 工 作 量测 量控制测量D级GPS点8个，三等三角点20点工程测量勘控导线或线形锁56条，408点地形测量1:5000地形图测量22km2地 震二维测线97条，总长861.727 km，物理点26477个三维面积6.3 km2钻 探地质钻探钻孔70个，工程量66504.48 m测井数字测井53孔，50124.55实测m模拟测井16孔，14451.70实测m水 文专门水文孔7个钻孔，9次抽水其他工作新生界取芯3孔，奥灰取芯4个孔采样测试岩样及水样234个煤样及其它样757个2、勘探成果评述：1）地质勘探部门在本井田采用以地震勘探为主，配合钻探、测井、水文勘察、采样化验等多种手段进行综合勘探的方法是正确的，工程布置重点突出，层次分明，施工顺序恰当，工程质量良好；2）查明了本井田的地层层序、岩性、产状，对新生界和含煤地层进行了详细的研究和分析；3）井田的构造形态基本查明，初期采区范围内的主要煤层底板等高线控制较严密，落差20 m的断层已查明，落差10 m左右的断层基本查明，三维地震范围落差5 m的断层基本查明；4）对各可采煤层的层位、厚度、结构及变化规律、可采性和稳定性基本查明，重点对3煤层的厚度、结构、分叉合并的范围进行了研究；5）查明了煤层的煤质特征及变化规律，圈出了风氧化带，比较详细地了解了3煤层的工艺性能，对煤的工业用途作出了评价；6）查明了本井田的水文地质特征，分析了开采3煤层的充水因素，对断层导水性进行了分析，计算了矿井的正常涌水量；7）通过钻探取芯测试和数字测井，获得了煤层顶底板物理力学性质，对3煤层顶底板稳定性进行了评价，对井筒施工的工程地质条件进行了初步研究，对煤田瓦斯含量、煤层自燃性、煤尘爆炸危险性及地温等开采条件进行了分析和初步评价；8）储量计算方法正确，块段划分及参数选取合理，计算结果可靠。3、主要存在问题：1）因勘探资金及工期等因素影响，在3煤层深部少打了几个钻孔，使3煤层在精查报告中出现了D级储量；2）井田内有6个钻孔封孔质量不合格，未做钻孔启封检查，对矿井建设生产可能造成威胁；3）对西南部天然焦及高变质煤类的分布范围，未作出确切的评价。4）上第三系底部与煤系地层接触部位是否有砂层直接沉积以及第三系地层的水文及工程地质条件的研究工作尚不充分。5）地质报告中仅计算了矿井正常涌水量，未计算矿井最大涌水量。4、对勘探的要求及建议：1）井田内已施工的部分老钻孔封孔质量不详，矿井生产时对不合格的钻孔进行启封重新封闭。2）由于3煤层厚度变化较大，建议补充3煤层等厚线图。3）在煤矿基建和生产阶段，应注意加强矿井建设及生产中的地质研究工作，以进一步掌握区内地质规律，获得生产所必需的各类地质资料，保证矿井正常和安全生产，取得最佳经济效益。4）本区新生界地层较厚，井筒建设条件比较困难，有关工程地质的研究更为重要，建议设专题科研项目作进一步的综合研究，以利于采取更有效的技术对策与措施。5）因区内浅层地下水的水质较差，有关水源勘探应及早进行，及时提交水源勘探报告。6）勘探期本区未进行地下水位动态长期观测，建议矿井建设和生产时尽早建立地下水位长期观测系统，以便了解各含水层间的水力联系以及矿井的充水影响，防止水害事故的发生。7）在井田的中西部3煤层露头附近，煤层至上第三系间距较小，直到为“0”。在精查地质报告中提出，上第三系松散层含水层底部一般为厚层粘土、砂质粘土层，井田南部砂、砂砾层直接覆盖在下伏地层之上。在矿井建设和生产阶段应采取必要的手段查明“砂、砂砾层直接覆盖在下伏地层之上”的范围。1.2.2井田煤系地层概述本区地层区划属华北地层区鲁西地层分区，区内多被第四系覆盖，基岩出露甚少。本井田为全隐蔽的华北型石炭、二迭系煤田。地层从上而下依次为第四系、上第三系、二迭系上统上石盒子组、下统下石盒子组和山西组、石炭系上统太原组、中统本溪组、奥陶系中、下统，主要含煤地层为山西组和太原组，见表1-2-1。地层综合柱状见图1-3。现分述如下：表 1-3 地 层 层 序 表 地层系统主 要 岩 性 特 征第四系(Q)黄褐、棕、灰等杂色粘土、粘土质砂、砂、砂砾石层.广布于全区，东北薄、西南厚。 0350m新近系(N)棕黄、黄、棕红、杂色粘土、粉砂夹细砂，下部有时夹泥煤薄层，底部常见砂砾。主要分布于西部，地表未出露。 01000m古近系(E)上部杂色粘土岩、粉砂岩夹泥灰岩和石膏层。下部红色粘土质粉砂岩、细砂岩、含砾砂岩，普遍含石膏层.分布于北部和西部. 1000m侏罗系上统蒙阴组(J3)上部为灰绿色粉细砂岩互层夹泥岩，下部为红色砂岩，并有燕山晚期岩浆岩侵入，底部有不稳定的砾岩。 1300m二迭系(P)上统上石盒子组杂色泥岩、粉砂岩和灰色砂岩，含植物化石，底部含B层铝土岩。 残厚500m下统下石盒子组灰绿色砂岩和杂色泥岩、粉砂岩，富含植物化石。 65m山西组浅灰、灰白色中、细砂岩及深灰色粉砂岩、泥岩夹煤层，为本区主要含煤地层。 80m石炭系(C)上统太原组以深灰、灰黑色粉砂岩、泥岩为主，夹灰色砂岩、石灰岩813层、煤1723层，为本区主要含煤地层，属海陆交互相沉积，厚度稳定。 170m中统本溪组以杂色泥岩为主，夹石灰岩24层，上部含不稳定薄煤12层，底部有G层铝土岩及山西式残积铁矿。 35m奥陶系(O)中 统八陡组:为浅海相厚层白云岩夹豹皮灰岩、泥灰岩。 65121m 阁庄组:为浅海相白云质灰岩、白云岩、泥灰岩、豹皮灰岩、石灰岩 105127m下 统马家沟组:为浅海相中厚层灰岩、豹皮灰岩夹泥灰岩、白云质灰岩。 202227m北庵庄组:为浅海相灰岩、泥灰岩、白云质灰岩、豹皮灰岩. 198282m纸 坊 组:为泻湖相白云岩、白云质灰岩，含燧石结核. 86117m寒武系上 统凤山组、长山组、崮山组:青灰色竹叶状白云质灰岩、夹鲕状灰岩、泥岩及粉砂岩。 280m中 统张夏组、徐庄组:厚层泥质灰岩、鲕状灰岩及黄绿、暗紫色云母泥岩、粉砂岩。 240m下 统毛庄组、馒头组:暗紫色云母泥岩、白云质灰岩，夹豹皮灰岩、泥岩及竹叶状灰岩。 200m震旦系亚界土门组(Zt)太古界泰山群(Art)为灰黄色硅质灰岩. 030m主要为深变质的变质岩系及太古代晚期侵入岩. 6000m图1-3 综合柱状图1、第四系（Q）厚141.40179.00 m，平均158.43 m，东、北薄，西、南厚。分为上、下两段，上段主要为黄褐、棕黄色粘土质砂、砂质粘土，夹粉细砂及中砂薄层，松散且透水性好，是第四系的主要含水层。下段主要为灰绿、棕黄、浅紫红色砂质粘土、粘土，夹粘土质砂及透镜状粉砂，底部多为一层含铁锰质结核及姜结石的粘土层，隔水性良好，属冲积河湖相沉积，不整合于上第三系地层之上。2、上第三系（N）厚377.10589.30 m，平均497.01 m，由北向南、由东向西逐渐增厚。按岩性和物性特征可分为上、下两段：1）上段：厚259.00403.30 m，平均321.15 m，上部以棕黄、浅红色厚层粘土、砂质粘土为主夹粉砂、细砂及粘土质砂，含较多钙质结核及少量铁锰质结核，岩性松软，大部未固结，局部微固结；下部为灰绿、棕黄色细砂、粉砂、粘土质粉砂夹浅紫色粘土，为上第三系主要含水段。粘土层中含块状、板状及晶簇状石膏。大部未固结，局部微固结、半固结。粘土、砂质粘土易吸水膨胀，具可塑性。砂层松散，具流动性。 2）下段：厚87.30241.30 m，平均175.69 m，主要为棕色、灰绿色厚层粘土、砂质、粉砂质粘土，局部夹粉砂、细砂薄层，大部半固结，局部未固结。粘土、砂质粘土常含较多块状及晶簇状石膏，具吸水性、可塑性。底部为含较多钙质结核或砾石的粘土及粘土质砂、砾层，与二迭系地层呈不整合接触。3、二迭系（P） 1）上统上石盒子组（P21）：最大残厚434.80 m，主要由杂色泥岩、粉砂岩、绿灰色中、细砂岩组成，上部有厚层状灰白色石英砂岩可作为区域性对比的标志；底部含12层B层铝土岩，其下一般为含砾细、中砂岩，是上、下石盒子组的分界标志。与下伏地层呈整合接触。 2）下统下石盒子组（P12）：厚约34.0069.60 m，平均53.17 m，上部为紫色、灰绿色泥岩、粉砂岩夹砂岩，下部为灰色、灰白色砂岩夹灰绿色粉砂岩、泥岩，底部为不稳定的厚层状砂岩与山西组分界。属温暖湿热条件下的河湖相沉积。 （3）下统山西组（P11）：厚58.5090.90 m，平均73.36 m，由浅灰至灰白色砂岩、深灰至灰黑色泥岩、粉砂岩及煤层组成，为主要含煤地层，局部有岩浆岩侵入，与太原组连续沉积。4、石炭系（C） 1）上统太原组（C3）：厚155.30173.95 m，平均 163.53 m，由灰至灰黑色泥岩、粉砂岩、砂岩、薄层灰岩及煤层组成，底部有杂色含鲕粒泥岩，局部地段有岩浆岩侵入。与本溪组连续沉积。 2）中统本溪组（C2）：厚19.2032.49 m，平均厚26.79 m，主要由紫色、灰色泥岩、砂岩及石灰岩组成，含灰岩24层，偶含不可采薄煤层2层(19、20)。底部常为一层紫红色铁铝质泥岩。与下伏奥陶系地层呈假整合关系。5、奥陶系中、下统（O12）区内共4个孔揭露，揭露最大厚度53.67 m，主要为灰至深灰色厚层状石灰岩、夹多层白云质灰岩、白云岩及薄层泥岩，岩溶裂隙发育，为煤系下伏地层的主要充水含水层。1.2.3地质构造井田地层走向大致呈南北、倾向东的单斜构造，发育有次一级宽缓褶曲并伴有一定数量的断层，局部地段煤系地层中有岩浆岩侵入，构造复杂程度中等。1、 褶曲从勘探报告俯瞰图可见，本区总体为一走向近南北、倾向东的单斜构造形态，局部发育有次一级褶曲。西部3煤层埋藏较浅，底板标高在-640 m左右。东北部3煤层埋藏较深，底板标高在-990 m左右。煤系地层倾角一般为510。全区煤系地层形态已被57.5 mCDP网格的三维地震资料和5005001000 m钻孔网的钻探资料严密控制。井田内次一级宽缓褶曲比较发育，轴向多为近南北，而且延展较长、贯穿全区，背、向斜相间排列。地层倾角多为 510，沿田桥断层的附近地段，地层倾角较陡，一般为1030，沿马庄断层局部地段可达30。纵观全井田，地层倾角呈中、西部较缓，东部较陡的趋势。井田3煤层范围内主要褶曲如下：1）吕堂向斜：位于井田中部，3煤层露头线东侧。近南北向贯穿全区，轴部经孔庄、史庄、宋楼、149号孔及凤凰村一线，区内伸展长度约14 km，幅度40170 m，跨度1.34.5 km，两翼倾角315。属查明。2)张楼背斜：位于井田中部张楼逆断层一带。轴部近南北、经三里坊、张楼村、大刘庄及郝庄一线，延伸长度14.5 km，形态被张楼断层切割，不完整。幅度60200 m，跨度1.64.7 km，两翼倾角316。属已查明。3）刘海向斜：位于3煤层赋存地段的中部，轴部经张庄、奚楼、郓16号孔、刘海、林庄及于官屯一线，为近南北向。该向斜延伸长度约14.5 km，幅度70200 m，跨度1.45.5 km，两翼倾角420。属查明。4）毕垓背斜：位于刘海向斜东侧，轴部沿毕垓断层经154号孔、L-17号孔、毕垓庄及140号孔一线。轴向南端为北东向，L-20号孔以北为近南北向，延伸长度约 14.5 km，幅度110180 m，跨度2.43.1 km，两翼倾角520，南部较陡为20，北部较缓为5。属查明。5）黄堂向斜：位于毕垓背斜的东侧中南部，轴部经后马海、张路口、G-24号孔一线，轴向南段为北东向，张路口以北转为北西向，延伸长度约 9.5 km，幅度140200 m，跨度1.82.8 km，两翼倾角520，南部最陡为20，北部较缓为510。属已查明。6）姜庄背斜：位于黄堂向斜东侧，轴部经姜庄、黄庄、尹平房、李海及赐固寺一线，轴向南段近南北，北段转为北西，延伸长度约10.5 km，幅度50100 m，跨度1.63.0 km，两翼倾角920，南段较陡为20左右，北段较缓为510，中部被黄庄及宋庄断层切割，形态不完整。属已查明。7）王土墩向斜：位于本区东北部姜庄背斜东侧，轴部经蔡坊、邬官屯及新纪村一线，轴向北西向，延伸长度7.5 km，幅度30100 m，跨度33.6 km，两翼倾角210，属已查明。8）王土墩背斜：位于王土墩向斜的东侧，轴部经王土墩、邬官屯及邬庄一线，延伸长度6.5 km， 幅度50100 m， 跨度24.5 km，两翼倾角57，已查明。1.2.4井田水文地质特征1、井田水文地质条件 本井田上组煤的直接充水含水层为3煤层顶、底板砂岩、太原组三灰。砂岩裂隙含水层富水性弱，三灰岩溶裂隙含水层富水性弱至中等，上述二含水层的补给条件较差，故本井田上组煤的水文地质类型为裂隙、岩溶类简单中等类型。充水含水层为太原组十下灰和奥灰。十下灰的富水性弱至中等，但基底奥灰含水层富水性较强，补给较充沛，采下组煤时有底鼓水的威胁，故下组煤的水文地质类型为裂隙岩溶类中等型。1）含水层煤系直接充水含水层有山西组3煤层顶、底板砂岩裂隙含水层、太原组三灰、十下灰和奥陶系灰岩。间接含水层有第四系、上第三系砂层孔隙含水层及上二迭系砂岩裂隙含水层等。（1）直接充水含水层 山西组3(3上、3下)煤层顶、底板砂岩含水层（统称为3砂）:3 (3上、3下)煤层顶、底板砂岩厚4.8075.65 m，平均26.7 m，以细砂岩为主，局部为中砂岩和粉砂岩，裂隙局部发育，充填有方解石脉。3砂共发现漏水点9层次，漏水孔率 15.0，漏水点深711.28905.36 m。据L-2、L-15孔单孔抽水试验，单位涌水量0.008110.01509 L/sm，渗透系数0.009930.02746 m/d，属富水性弱的裂隙承压含水层。3砂迳流不畅，补给条件差。 三灰岩溶裂隙含水层：厚3.8010.80 m，平均7.78 m。浅部裂隙较发育，岩溶裂隙常充填方解石和泥质。漏水点10个，漏水孔率18.2，漏水点深719.271010.36 m，主要分布在浅部3煤层露头附近。据L-7孔单孔抽水试验，水位标高38.28 m，单位涌水量0.0187 L/sm，渗透系数0.278 m/d，三灰为富水性弱的岩溶裂隙承压含水层，是开采3煤层底板进水的直接充水含水层。 十下灰溶裂隙含水层：厚4.917.90 m，平均6.73 m。浅部裂隙发育，局部有溶蚀现象，充填方解石与泥质。3个孔漏水，漏水孔率13.6，漏水深度862.61916.18 m，漏水点均位于浅部及断层附近。据251号孔抽水资料，单位涌水量0.0001866 L/s.m，渗透系数0.00286 m/d，水位标高37.47 m，富水性弱，但本孔为固定孔位抽水，代表性差。十下灰是16煤层顶板，因而是16层煤的直接充水含水层。 奥灰溶裂隙含水层：井田内仅4个孔揭露，揭露厚度7.7153.67 m，岩性为浅灰至棕灰色，厚层状石灰岩，见有裂隙及小溶洞，有的被方解石充填或半充填，无漏水孔。据L-14号孔抽水资料，单位涌水量0.0038 L/s.m，渗透系数0.00722 m/d，属中等富水含水层，但由于其上压盖隔水层薄，静水压力大，故奥灰水对开采下组煤层具有较大的充水威胁。（2）间接充水含水层 第四系松散层孔隙含水层：第四系含水的砂、砾层与隔水的粘土、砂质粘土层相间沉积，地下水呈多层赋存状态，局部有高矿化咸水，具水化学分带现象。据取芯资料，含水砂层以中、细砂为主，局部有粉砂和粗砂，其矿物成分主要为石英、长石。一般含砂层511层，砂层厚度19.775.8 m，含砂率12.849.14%，砂层比较松散，连续性较好，透水性较强；顶部以粉质砂土为主，透水性好。测井视电阻率曲线砂层有明显的高阻异常，反映了其强富水、较低矿化度的特点。据梁宝寺井田L6-1孔抽水试验资料，抽水段砂层累计厚度13.60 m，单位涌水量0.6396 L/s.m，水质类型为S04.C1-K+Na型，矿化度1.522 g/L，属中等富水的松散孔隙含水层，直接接受大气降水的补给。 上第三系松散层孔隙含水层：据钻探取芯、测井资料及地震资料综合解释对比，上第三系可分为上、下两段：上段(N2)：一般含砂层1123层，砂层厚度90.30185.60 m，含砂率25.264.1%，砂层单层厚度较小，成犬牙交错状相连，砂层较松散，富水性较强，为松散孔隙承压水。粘土单层厚度较大，可塑性强、膨胀性大、易缩径。下段(N1)：一般含砂510层，砂层厚度37.50100.74 m，含砂率18.7954.16%，受古地形影响砂层厚度变化大，连续性差，多呈透镜状，且单层厚度较小。该层段底部一般为厚层粘土、砂质粘土层，据“山东省巨野煤田详查地质报告”所述，井田南部的265、G12、G14、G24、145、153孔的砂、砂砾层直接覆盖下伏煤层之上，有可能引起第三系底部砂层对煤层开采的直接充水，开采时应特别注意。据L-1、L-14、L-16号孔抽水试验资料，抽水层段砂层累厚20.4121.3 m，水位标高34.5638.23 m，单位涌水量0.0320.0366 L/s.m(L-1抽干，除外)，渗透系数0.01580.1914 m/d，属富水性弱的松散孔隙承压含水层。由于底部砂层分布不均和含粘土质量不同，局部可达到中等富水。 上二迭系砂岩裂隙含水层：该组保留不全，主要分布于井田中、东部，有44孔揭露，含水层为中、细砂岩。井田内共发现漏水点13个，漏水孔次率29.5%。主要漏水点岩性为中、粗、细砂岩，并多分布于毕垓断层附近及基岩风化带，表明了其含水性是由于构造或风化所形成的裂隙所致。据邻区梁宝寺井田L7-3号孔抽水试验资料，单位涌水量0.0141 L/s.m，富水性弱。该段漏水点深度为657.00843.95 m，下距3(3上、3下)煤层间距除L-11号孔为141.76 m外，其余均大于150 m，一般均位于采煤裂隙带之上，正常情况下对开采上组煤层没有直接充水影响。2、隔水层隔水层有第四系、上第三系粘土类隔水层；上二迭统泥岩、粉砂岩、铝土岩等隔水层；下二迭统杂色泥岩、粉砂岩隔水层，太原组泥岩、粉砂岩类隔水层；本溪组铁铝质泥岩为奥灰含水层的压盖隔水层。分述如下：1）第四系粘土层：以灰绿、棕黄色粘土、砂质粘土为主，厚51.4120.6 m，占全层段的41.284.6%；塑性指数17.124.8，部分呈软塑状态。在第四系下部以粘土层为主，其隔水层性能良好。2）上第三系下段：以粘土、砂质粘土为主，占地层总厚的15.484.9%，由上而下固结程度渐增，局部钙质粘土层呈坚硬状态，据L-16号孔系统物理力学取样测试，底部近百米段粘土塑性指数17.627.0，凝聚力0.180.24 MPa，为软硬塑性具备的粘土、砂质粘土隔水层；粘土中常夹有柱状或板状石膏晶体，富含蒙脱石矿物，易膨胀，钻进中钻孔常常发生缩径现象，说明该层段粘土更具有隔水性。本井田第四系、上第三系内的粘土层分布广泛，厚度稳定，隔水层性能良好，从而使得各砂层间的水力联系不密切。3）二迭系上、下石盒子组隔水层：上石盒子组下部主要为泥岩、粉砂岩、粘土岩，下石盒子组主要为杂色泥岩和粉砂岩，局部夹有厚层状砂岩透镜体，由于此隔水层的厚度较大，隔水层性能良好，进一步阻隔了上部含水层向直接充水含水层的补给。4）下组煤与奥灰间的压盖隔水层：下组煤最下一层大部可采煤层 16上底板至奥灰顶界面之间岩层组成的隔水层组，压盖在奥灰之上，这组岩层包括16上煤层至本溪组顶界之间的泥岩、粉砂岩，本溪组泥岩及铁铝质泥岩、薄层灰岩，共同组成一个较好的隔水层组，压盖在奥灰之上。奥灰顶至16上底板的间距为37.6562.15 m，除北边界G-35号孔为37.65 m外，其余3孔平均59.12 m；由于其厚度较小、而埋藏深，其抵抗奥灰水底鼓压力远远不足，因此奥灰水将对开采下组煤构成较大的威胁。除上述隔水层组外，石炭、二迭系含煤地层中的泥岩、粉砂岩占地层的比例较大，它们的隔水性能较好，阻隔了各含水层间的水力联系。3、断层导、富水性根据8个揭露断点的钻孔统计，泥浆消耗量未发现明显的增大和漏失现象，这从一个侧面反映了断层带不富水的特征。但是从基岩含水层漏水钻孔分布特征看，一般漏水点均位于含水层隐伏露头及断层附近的事实说明，在大的断层附近，岩石较破碎，裂隙发育，常伴生一些次级小断层或裂隙，而充填程度又较差。因此，大断层两侧、端点及交汇部位常形成相对富水区。关于断层导水性，对某一断层的不同部位以及不同含水层不可简单论之。由于巨野煤田处于尚未开发区，再加之区内水文地质工作程度有限，一些水文地质动态特征尚难表现出来，但是一些区域上的已知资料可供本井田参考。如位于滕县煤田的滕北矿区1988年以前尚未全面开发，但各基岩含水层水位都大面积下降，且不同含水层降幅不一，显然是受同一水文地质单元内大屯、滕南矿区排水影响所致(两矿区均于70年代进入全面开发期)。结合构造因素分析，滕北矿区基岩含水层(奥灰例外)均与南部矿区无直接相联处(由断层切割开)，同一时间含水层水位以奥灰最低(包括Q下砂层水)，因此造成各含水层水位下降的原因只能是断层导水，奥灰水是联系各含水层的桥梁，其联系方式一为断层带纵向导水，二为横向上含水层对口接触导水。根据邻区资料分析，一条断层是否导水不可简单论之，这主要取决于断层的活动性和两盘含水层的对口情况。据此分析，本井田的主要边界断层-田桥断层西升东降，使井田内的煤系含水层与对盘的二叠系地层对口，对盘无强含水层，因此可能是阻水的。井田内落差大于100 m的断层，使三灰、十下灰与奥灰接近和对口，因此在落差较大的断层附近应防止断层导水。4、矿井充水因素分析1）3煤层充水因素：3煤层开采的主要充水途径为直接揭露含水层的井巷工程，受采动影响而造成的顶板冒裂导水带、底板破坏裂隙带，以及导水的断裂构造。其主要正常充水方式为采动裂隙导水。本井田3煤层厚度1.6011.36 m，平均6.88 m。参照与本井田上覆岩层条件相似的兖州煤田兴隆庄煤矿在缓倾斜中硬至坚硬复杂条件的综采工作面导水裂隙带高度实测研究成果，选择综采放顶煤一次采全高条件下的经验值，即导水裂隙带高度为采煤厚度的11.3倍为评价指标。由计算可知，在上石盒子组砂岩分布区，砂岩漏水点都在导水裂隙带影响范围之外，因此只有山西组3煤层顶、底板砂岩含水层为其直接充水含水层；但也要注意防范上石盒子组砂岩地层局部富水区水压对3煤顶板的破坏，并与构造联合作用对3煤层产生充水影响。在井田中西部3煤层露头附近，煤层至上第三系间距较小，直到为“0”，靠近露头的15个钻孔中，钻孔揭露间距0.8875.75 m，有11个孔的冒裂高度将影响到上第三系底部砂层，引起上第三系底部砂层水对煤层开采的直接充水，因此在靠近煤层露头区应当留设防水煤柱。建议在矿井生产过程中做好上第三系底部砂层的水位动态观测工作，并在露头区补做一定地质工作后再根据资料结果逐步提高开采上限，解放部分煤炭储量。三灰水为3煤层开采时底板进水的直接充水含水层。为安全开采3煤，可通过疏水降压的方式进行提前探放水，以预防水害的发生。 2）16上煤层充水因素：十下灰岩是16上煤层直接顶板，是其直接充水含水层。 16上煤层下距奥灰37.6562.15 m，结合16上煤层至奥灰间的岩性组合及强度值，认为奥灰水对16上、17、18中煤层开采有严重底鼓突水威胁，影响煤层正常开采，在目前技术条件下建议将16上、17、18中煤层列为暂不能利用储量。由于本井田揭露奥灰钻孔较少，且揭露厚度50m左右的仅3个孔，因此对奥灰的富水性及其对下组煤的开采影响评价受限，故建议在矿井生产期计划开采下组煤前适当补做一定的水文地质勘探研究工作。5、涌水量预计根据地质报告，矿井涌水量为3煤层顶底板砂岩水和三灰水两部分，其中3煤层顶底板砂岩涌水量154m3/h，三灰涌水量76m3/h，合计矿井正常涌水量为230m3/h。因地质报告未提供最大涌水量，设计根据矿井的实际开采条件，同时根据邻近矿区经验，暂取矿井正常涌水量的1.7倍即400m3/h作为矿井的最大涌水量和选择排水设备的依据，生产中应根据进一步的水文地质工作成果做相应调整。6、供水水源据调查资料和现有供水水井并取样化验证实，第四系、上第三系水可作为供水水源，但多数井水矿化度、硫酸根、氟离子含量高，因此水质条件较差。井田内河流多引自黄河水，经取样化验，矿化度小于1.0g/L，为 HCO3.SO4Na.Ca、HCO3.SO4.CLNa.Mg型水，可作为供水水源，但黄河水为地表水体，易受污染，卫生指标严重超标，并受季节影响，须经过处理后才能使用。奥灰水一般水量丰富，水质较好，可作为供水水源，但需要进行勘探。1.2.5井下岩层地温特性本区恒温点的深度50m、温度18.9；平均地温梯度 2.88/100m，其中非煤系地层平均地温梯度2 .52/100m，煤系地层平均地温梯度3.23/100m。3煤层赋存区由西向东地温梯度渐变小，呈西高东低、南高北低的总趋势。但随沉积环境、构造和水文地质条件的不同，地温梯度变化有一定的差异。向斜轴部地温梯度略低，背斜轴部地温梯度略高。3煤层底板温度平均41.38，3煤层全部处于一或二级高温区，且大部分为二级高温区，一级高温区基本上在700m等高线以浅，位于3煤层赋存区的西部；二级高温区大致在700m等高线以深，主要位于3煤层赋存区东部。根据测温钻孔资料，16上煤层底板温度最低为38，平均41.88，16上煤层全部处于二级高温区。根据区域规律分析，15上、16下、17煤层底板温度变化与3煤层大致相同，煤层底板温度呈现由西向东逐渐增高的变化趋势，只是二级高温区的范围向西有所扩大。随15上、16上、17煤层同一垂向埋藏深度的增加，二级高温区的界线有所西移。1.3煤层特征1.3.1煤层埋藏条件及露头程度井田内煤层埋藏平缓，倾角一般5左右，煤层赋存稳定，可采范围内3煤合并区平均厚6.88m，3下煤层为2.97m，煤层生产能力大，有利于综合机械化开采。井田内构造中等，控制程度较高，经高分辩率数字地震勘探形成250500m测网，初期开采块段做了三维地震勘探，采煤工作面布置可靠。瓦斯含量较低。主要可采煤层的顶底板比较稳定，容易管理。本区煤层赋存较为稳定，经后期勘查及井巷揭露，煤层赋存未发生变化。原勘探报告中3煤层在L-8钻孔西侧有南北向两段露头，经重新解释，L-8钻孔西侧露头段不再出露。1.3.2资源条件及开采条件1、资源条件1）煤层赋存条件较好，主要可采煤层适合综合机械化开采：本井田煤层赋存较平缓，地层倾角多为515。最先开采的3煤层平均厚6.88m，属特厚煤层，生产能力大，且赋存稳定，全井田范围可采，适合综合机械化或综放开采，是矿井开采的主要煤层，这对加大矿井开发强度，保证矿井稳产高产提供了有利条件。2）煤类齐全,煤质优良，用途广泛：井田内煤类较多，以肥煤、 1/ 3焦煤为主。特别是肥煤储量较丰富，是我国目前较紧缺煤类。其中山西组的3煤层为低灰、低硫、低磷、高挥发份