采矿工程毕业设计（论文）-河南煤化赵一矿3.0Mta新井设计【全套图纸】.doc

中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计全套图纸，加153893706姓 名： 学 号：学 院： 应用技术学院 专 业： 采矿工程 设计题目： 河南煤化赵一矿3.0 Mt/a新井设计 专 题： 指导教师： 职 称： 副教授 2012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 采矿09-8 学生姓名 任务下达日期： 2012年 2月 20日毕业设计日期： 2012年 3月 5日至 2012 年6月4日毕业设计题目：河南煤化赵固一矿3.0 Mt/a新井设计毕业设计专题题目：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 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为济河南煤化赵一矿3.0 Mt/a新井设计。河南煤化赵一煤矿位于河南省新乡境内，隶属河南煤化焦煤有限公司。交通便利。井田走向长2.05.5km，倾斜宽9.511.0km，井田面积约43.77km2。主采煤层为二1煤层，平均倾角为2-6，二1煤厚一般47m，平均5.5m左右。井田地质条件较为简单。井田工业储量为3.5955亿吨，矿井可采储量2.7487亿t。矿井服务年限为49 a，矿井正常涌水量为2377.36 m3/h，最大涌水量为2971.7 m3/h。矿井瓦斯涌出量较低，为低瓦斯矿井。井田为立井单水平开拓。大巷采用胶带运输机运煤，辅助运输采用矿车设备。矿井通风方式前期为中央并列式通风，后期为两翼式通风。矿井年工作日为330d，工作制度为“三八”制。一般部分共包括10章：1.矿区概述及井田地质特征；2.井田境界和储量；3.矿井工作制度及设计生产能力、服务年限；4.井田开拓；5.准备方式带区巷道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风及安全；10.矿井基本技术经济指标。专题部分题目是煤层注水防尘工艺及其参数选择。关键词：ABSTRACTSummary of the design consists of three sections: General, thematic segment and translated segments. General Zhao JI of Henan coal mine in part 3.0 Mt/a a new design. In the territory of Zhao Yi of Henan coal mine is located in Xinxiang, Henan province, under the Henan coal coking coal limited. Convenient transportation. Well long 2.05.5km, skewed wide 9.511.0km, area of 43.77km2 mine. Main seam to 21 coal seams, average angle of 2-6 , 21 coal thickness 47m, averaging around 5.5m. Mine relatively simple geological conditions. Geological reserves of industrial 359.55 million tons, recoverable reserves of coal mine 274.87 million t. Mine service span of 49 a, normal discharge of mine for 2377.36 m3/h, maximum discharge of 2971.7 m3/h. Mine gas emission rate is low, low gas mine. Mine shaft levels open up. Tunnel belt conveyor of coal, auxiliary transportation mine car equipment. Early of mine ventilation system for Central side-by-side ventilation, later as the two wings of the ventilation. Annual days of 330d of mine, working as as withdrawing big guns from System. General part covering 10 chapters: 1. Overview of the mine and mine geology feature; 2. the geological realm and reserves; 3. work systems and design production capacity, service life of mine; 4. mine development; 5. standby mode-with roadway layout in the area; 6. method of coal mining; 7. underground transportation; 8. mine hoisting; 9. mine ventilation and safety; 10. technical and economic indices mine. Thematic section entitled coal seam water injection technology of dust-proof and argument selection.Key word:目 录一般部分第一章 矿区概述及井田地质特征11.1 矿区概述11.1.1 位置与交通11.1.2 地形地貌及水系11.1.3 气象及地震11.1.4 矿区经济概况21.1.5 矿区内矿井生产建设情况21.1.6 水源及电源情况21.2 地质特征21.2.1 井田勘探程度21.2.2 井田煤系地层概述31.2.3 地质构造41.2.4 水文地质51.3 煤层特征81.3.1 煤层81.3.2 煤质81.3.3 顶、底板工程地质条件91.3.4 主采煤层的特征91.3.5 煤的化学性质和工艺性能101.3.6 瓦斯111.3.7 煤尘爆炸性111.3.8 煤的自燃111.3.9 地温12第二章 井田境界和储量122.1 井田境界122.1.1 矿区范围与井田划分122.1.2 构造类型122.1.3 矿井工业储量122.1.4 工业储量计算122.1.5 设计储量Zs计算132.1.6 工业广场煤柱留设142.1.7 井筒煤柱和大巷煤柱损失152.1.8 矿井设计可采储量15第三章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限163.1 矿井工作制163.1.1 矿井设计生产能力163.1.2 矿井设计生产能力和服务年限163.1.3 井型校核17第四章 井田开拓174.1 井田开拓的基本问题174.1.1 井筒的形式、位置184.1.2 工业广场位置、形状和面积的确定194.1.3 开拓方案的选择和确定204.1.4 水平划分及标高274.1.5 大巷布置及层位选择284.1.6 带区划分及开采顺序284.2 矿井基本巷道284.2.1 井筒用途、布置及装备284.2.2 井筒施工方法314.2.3 井壁结构和厚度334.2.4 井底车场型式选择和布置形式334.3 主要开拓巷道364.3.1巷道断面及支护形式36第五章 准备方式采（盘）区或带区巷道布置415.1 煤层地质特征415.1.1 煤层的埋藏条件415.1.2 带曲煤层特征415.1.3 顶底板特性415.1.4 水文地质情况415.1.5 地质构造425.2 带区巷道布置及生产系统435.2.1 带区数目及首采带区位置435.2.2 东一带区参数435.2.3 带区巷道布置435.2.4 带区生产系统435.2.5 带区内巷道掘进方法455.2.6 带区生产能力及采出率455.3 带区车场选型设计46第六章 采煤方法466.1 采煤工艺方式466.1.1 采煤方法的选择466.1.2 确定回采工作面长度486.1.3 工作面推进长度和推进方向确定486.1.4 工作面破煤、装煤方式其相关机械496.1.5 工作面运煤方式的确定516.1.6 工作面支护方式及支架选型546.1.7 各工艺流程注意事项586.1.8 回采工作面正规循环作业596.1.9 回采工作面吨煤成本616.2 回采巷道布置646.2.1 回采巷道布置方式646.2.2 回采巷道参数64第七章 采煤方法667.1概述667.1.1 矿井设计生产能力及工作制度667.1.2 煤尘爆炸性667.1.3 运输距离和货载量667.1.4 矿井运输系统667.2 带区运输设备选择677.2.1 设备选型原则677.2.2 带区运输设备选型及能力验算677.3 大巷运输设备选择697.3.1 胶带大巷设备选择697.3.2 辅助运输大巷设备选择707.3.3 运输设备能力验算71第八章 矿井提升718.1 概述728.1.1 矿井提升的原始条件和数据728.2.1 主井提升系统73第九章 矿井通风及安全技术759.1 矿井通风方式选择759.1.1 矿井概况759.1.2 主要通风机工作方法的确定769.1.3 矿井通风系统的基本要求769.1.4 矿井通风类型确定779.1.5 带区通风系统的要求789.1.6 回采工作面通风方式789.2 矿井风量计算809.2.1 工作面所需风量的计算809.2.2 备用面所需风量的计算819.2.3 掘进工作面需风量819.2.4 硐室需风量829.2.5 其它巷道所需风量829.2.6 矿井总风量839.2.7 风量分配839.3 全矿通风阻力的计算849.3.1 计算原则849.3.2 确定矿井通风容易时期和困难时期849.3.3 矿井最大阻力路线和通风网络图849.3.4 矿井通风总阻力869.3.5 矿井通风总阻力889.3.6 两个时期的矿井总风阻和总等积孔899.4 选择矿井通风设备899.4.1 选择主扇899.4.2 电动机选型939.5 防止特殊灾害的安全措施939.5.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施939.5.2 预防井下火灾的措施939.5.3 防水措施94第十章 矿井设计基本技术经济指标95专题部分厚煤层开采技术研究981 一次采全高开采技术的特点与现状992 放顶煤开采方法的特点与现状993 我国目前大采高开采的主要技术措施1014 我国放顶煤开采存在的主要问题1025 厚煤层开采方法的选择原则与适用条件1046 分层开采105翻译部分 中国矿业大学2012届本科生毕业设计 第115页第一章 矿区概述及井田地质特征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，其地理座标为东经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20km。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。图1-11.1.2 地形地貌及水系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。1.1.3 气象及地震本区属暖温带大陆性气候，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，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。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。1.1.4 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。1.1.5 矿区内矿井生产建设情况区内煤层被新近系、第四系巨厚冲积层覆盖，属全掩盖型煤田。煤层埋藏较深，需要特殊方法建井，建井条件复杂，故区内现无生产小井，仅有程村一座在建矿井。吴村煤矿程村矿井（在建矿井）：位于矿区西北部F14F15断层之间，与赵固一矿井田相邻。隶属辉县市管辖，建成后接替现有吴村煤矿。矿井设计规模0.45Mt/a，开采二1煤层，煤层厚度平均4.21m，倾角35，煤质属低中灰、特低硫、低磷、中高发热量的优质三号无烟煤。开采技术条件简单，属低沼、煤层不易自燃、煤尘无爆炸性，构造复杂程度为中等偏简单类型，水文地质条件为中等类型。矿井设计一对立井开拓，井深521m，水平标高-425m。矿井于2002年6月实施井筒冻结，冻结深度485m，为目前建成的全国最深冻结井之一，井筒于2002年9月开挖，目前该矿井已进入联合试运转阶段。1.1.6 水源及电源情况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。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1.2 地质特征1.2.1 井田勘探程度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 井田煤系地层概述 一、地层本区为新近系、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。1.2.3 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； 详见主要断层特征表1-2-1。大井田内没有岩浆岩活动。主要断层特征表表1-2-1组别断层名称及编号断层位置产 状落差（m）区内长度(km)控 制 工 程控制程度走向倾向倾角（度）地 震穿见或控制钻孔测线条T1、T2断点 级别AB北东向耿村断层F15西北边界NESE65755016010.52311105202、52-1可靠毛屯断层F16井田中部NESE65751515011.5191466006、6806、6805可靠百泉断层F17东南边界NESESW60751305201629151012001、12202、12001、12206中东部可靠西部略差北西向峪河断层F20西南边界NWSW703007002.544-3、4403控制差1.2.4 水文地质、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1-2-2。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1-2-2 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、井田水文边界条件及水文地质勘探类型赵固勘探区北东向断层发育，自西而东有、F15、F16、F17断层，呈近平行展布，将区内煤层分割成多个断块，诸断块由西而东呈阶梯状逐级下降，埋深加大，加上勘探区最西部九里山断层为区域性导水大断层，其余北东向断层亦均为导水断层，故本区西北部成为供水边界和主要来水方向；东南部边界应属疏水边界；南部峪河断层(F20)落差300700m，使本区煤层底板灰岩含水层与邻区新生界地层对接，成为本区一条横向阻水边界。北东部为煤层及灰岩隐伏露头区，由于断层切割，使得奥陶系、太原组灰岩含水层在此成为一个复杂的含水系统，天然状态下北东部露头地带不是来水方向，但是人工疏排时有回补矿区的可能，因此应视为一自然边界。太原组上段L8石灰岩为二1煤层主要充水含水层，综合边界条件和矿区构造控水特点分析，本区二1煤层水文地质勘探类型为第三类第二亚类第二型，即以底板进水为主的岩溶充水条件中等型矿床。、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。L8灰岩含水层天然与人工流场图见图1-2-1。、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。、矿床充水因素分析1、地表水和新生界孔隙水距二1煤层间距大，其间有366594m粘土相隔，对矿床无充水意义。表土段底部在本井田未见“底含”分布，勘探区西、东部存在的底部砾石层多被粘土胶结，其渗透率介于含水与弱透水之间，属弱富水，对矿床影响不大，但在基岩厚度较薄处应引起重视。2、二1煤层顶板砂岩裂隙含水层富水性弱，易疏排。3、太原组上段灰岩含水层为二1煤层底板直接充水含水层，其水量较丰富，水头压力大，补给强度中等。正常情况下，由于二1煤层底板隔水层（2440m）的存在，不会造成直接充水，但在构造断裂带和隔水层变薄区，底板灰岩含水层具充水威胁。4、本井田北东向断裂构造较发育，断层均为导水断层，富水性强，对开采威胁大。5、井田北浅部灰岩隐伏露头地带，汇集了丰富的岩溶裂隙水，未来矿井大降深排水时，会形成回流，成为二1煤层充水水源。、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-510m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-510m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-510m水平 1828.45 m3/h 2468.41 m3/h全矿井 2377.36 m3/h 2971.7 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。1.3.2 煤质二1煤以块煤为主，夹有少量粒状煤。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。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。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。1.3.3 顶、底板工程地质条件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0.00390.481MPa，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。1.3.4 主采煤层的特征一、煤质资料矿井主采二1煤。1、煤的物理性质二1煤为灰黑至黑灰色，条痕为灰黑色，似金属光泽，以贝壳状断口为主，局部为掺差状。以块煤为主，夹有少量粒状煤，块煤强度大，坚硬。视密度平均1.46，真密度平均1.65。二1煤宏观煤岩组分以亮煤为主，暗煤次之，含丝炭透镜体，属光亮型半亮型。1.3.5 煤的化学性质和工艺性能（1）灰分本矿区二1煤灰分（Ad）为10.0315.59，平均12.77，为低中灰分煤。（2）硫分 二1煤原煤硫分（St，d）为0.280.49，平均0.38，为特低硫煤。硫成分以有机硫为主，次为硫化铁硫，硫酸盐硫很少，经洗选后全硫含量变化不大。（3）水分二1煤原煤水分（Mad）为0.553.91，平均1.33。（4）挥发分二1煤原煤挥发分（Vdaf）为5.1711.18，平均7.93。浮煤挥发分产率平均值为5.88。（5）发热量二1煤原煤恒容干燥基高位发热量（Qgr，v，d）为28.2232.08 MJ/kg，平均30.36MJ/kg。原煤恒容干燥基低位发热量（Qnet，v，d）为28.7331.50 MJ/kg，平均29.90MJ/kg。浮煤恒容干燥基低位发热量（Qnet，v，d）为32.1933.63 MJ/kg，平均33.18MJ/kg。（6）元素组成二1煤原、浮煤元素分析结果见表131。二1煤以碳元素为主，其次为氢元素。 表1-3-1煤层原煤（）浮煤（）CdafHdafNdafO+SdafCdafHdafNdafQ+Sdaf二193.373.151.092.3993.933.101.091.88（6）有害元素二1煤有害元素氟、氯、砷含量较低。磷含量平均为0.027，属低磷煤；氯含量平均为0.011，属特低氯煤；砷含量属一级砷煤；煤中氟、硒有害元素的含量低于顶、底板及夹矸，铅则反之。煤中有害元素的含量经浮选后均有所下降，而顶、底板及夹矸中氯、砷、镉、铬、汞元素含量高于煤层。因此，应加强煤炭洗选，降低有害元素含量。3、工艺性能（1）抗碎强度与可磨性二1煤抗碎强度SS平均值为68.60，为高强度煤；可磨性指数HGI为34，为难磨碎煤。（2）煤灰成分与煤灰熔融性二1煤煤灰成份以硅、铝氧化物为主，约占71.01，次为氧化钙、三氧化二铁和三氧化硫，约占22.05。经对二1煤灰熔融性测试分析，煤灰中难熔的硅、铝氧化物含量较高，软化温度ST大于1376，属高熔灰分煤。（3）煤的结渣性二1煤结渣性试验表明二1煤属弱结渣性煤。（4）热稳定性二1煤热稳定性试验结果表明二1煤属于高热稳定性煤，可作为合成氨和高炉喷吹用煤。（5）泥化特征二1煤泥化试验结果表明二1煤顶板无明显泥化现象，夹矸煤有轻微泥化