采矿工程毕业设计（论文）-长平矿3.0Mta新井设计【全套图纸】.doc

中国矿业大学2012届本科毕业设计 第27页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1矿区位置与交通全套图纸，完整版全套设计，加153893706长平矿井位于沁水煤田高平勘探区赵庄详查区南部，山西省高平市寺庄镇境内，南距高平市17km，北距长治市45km，距王台铺矿53km。太（原）焦（作）铁路和太（原）洛（阳）公路（207国道）由井田东侧南北穿过，公路和铁路基本平行，间距约400m。井田内各乡镇公路四通八达，均可与干线公路相连，村间大道都可通行汽车，本区交通极为方便。交通位置见图1.1-1。1.1.2 地形地势及水系本井田位于太行山西缘南段，沁水煤盆地之东缘，地貌属丹河流域侵蚀低山丘陵区，井田东部为开阔的丹河河床，中西部为低山和黄土梁峁，总的地势为南北高中部低，地形最高点位于西南部山顶，标高+1043.5m，最低点为井田中部，标高+689.0m，最大相对高差354.5m。井田附近河流主要为丹河，在井田东部边界处由北向南流过，属沁河支流，黄河水系。该河水量受季节性影响，旱季水量较小，雨季水量增大。据观测资料，其流量为0.004151.4088m3/s，历史最高洪水标高为 +697.3m。1.1.3 气象与地震本区属温带大陆性气候。年平均气温为10.88，最高气温为38.6，最低气温为-23.3，年降雨量最大为1008.8mm，最小为292.0mm。69月份降雨量占全年的70。年平均蒸发量为1009.6mm，干旱指数为1.58，属半湿润区。该区夏季多南风，冬季多西北风，最大风力10级，一般为34级。全年无霜期180d左右，冰冻期为11月至翌年3月，最大冻土深度0.73m。据历史记载，高平市先后曾发生过大小地震42次，其中45级具有破坏性地震8次。根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）,本区抗震设防裂度为6度。1.1.4 区内工农业生产概况区内自然资源十分丰富，除煤炭外，铁、锰、铅、硫、大理石、石灰石矿储量也很丰富；丘陵山地林木密布，果树甚多，黄梨、苹果、柿子品质优良，山楂更是久享盛名；主要农作物有玉米、谷子、小麦和高粱；工业主要有冶炼、化肥、水泥、发电、农机、副食加工及手工业等。1.1.5 矿区小煤窑分布及开采情况本井田处于庄头正断层的下降盘一侧，含煤地层埋藏较深，无生产矿井及小窑。庄头正断层东侧老窑和生产矿井众多，较大的生产煤矿有长治市慈林山煤矿、长子县色头煤矿和晋城市望云煤矿，大部分煤矿在庄头断层以东开采，只有南部的望云煤矿现已穿过断层，开采3号煤层。 慈林山煤矿：位于井田东北部崔庄村东、北丹河东侧，斜井开拓，开采3号煤层，开采水平为+913m，1957年投产，原设计能力为0.30Mt/a，现有产量为0.50Mt/a左右。主斜井井筒倾角18，斜长314m。采煤方法为走向图1.1-1长壁倾斜分层高档普采，单体液压支柱支护，金属网假顶全部垮落式管理顶板，井田面积18km2。其北区陷落柱发育，陷落柱长轴一般为10m左右，最大为40m，而南区只见一个陷落柱。色头煤矿：位于鲍寨村南，斜井开拓，1942年建矿，1975年扩建新区，设计生产能力为0.50Mt/a。主井为斜井，井筒倾角22，斜长360m。开采3号煤层，开采水平+920m。采煤方法为长壁倾斜分层高档普采，单体液压支柱支护，金属网假顶全部垮落式管理顶板。井田面积为11.4km2，井下生产过程中见遇陷落柱10余个，多呈椭圆形，其长轴一般为3060m。望云煤矿：位于本井田东部外围望云村，斜井开拓，开采2号和3号煤层，开采水平为+820m。1960年投产，原生产能力0.12Mt/a，现有生产规模为0.60Mt/a，主井为斜井，井筒倾角18，斜长330m，采煤方法为长壁倾斜分层高档普采，单体液压支柱支护，金属网假顶全部垮落式管理顶板。井田面积为12km2。井下生产过程中见遇环状陷落柱多处，其长轴一般为40120m。1.1.6 水源及电源（1） 水源条件根据地质资料，本矿井第四系和基岩风化带裂隙含水层水为本区农业和居民生活用水的主要来源，丹河附近该含水层含水较为丰富，水质优良，可作为矿井临时生活用水水源。矿井永久水源为奥灰水，本区奥灰水水位标高在+680+710m之间，且岩溶裂隙比较发育，含水量丰富。矿井现有水源井2座，取用奥灰水，单井产水量为80m3/h，水源井水质为碳酸钙镁型，水质优良，符合生活饮用水标准。该水源井能够满足矿井改扩建后矿井工业场地及生活区用水；矿井生产用水及井下消防洒水为井下排水经处理后复用，水资源可靠、丰富，能满足生产建设的需要。（2）供电电源根据晋煤集团及长平矿与晋城市供电公司协商，将现有赵庄35kV变电所扩建为110kV变电站，在长平矿工业场地及釜山工业场地出分别新建35kV变电所1座，各两回35kV电源均引自赵庄110kV变电站，供电电源落实可靠。1.2井田地质特征1.2.1 地质构造1.2.1.1 地层本区地层由老至新有：奥陶系中统峰峰组（O2f），石炭系中统本溪组（C2b），石炭系上统太原组（C3t），二叠系下统山西组（P1s），二叠系下统下石盒子组（P1x），二叠系上统上石盒子组（P2s），二叠系上统石千峰组（P2sh），三叠系下统刘家沟组（T1L），第三系上新统（N2）和第四系（Q）。各地层分述如下：1. 奥陶系中统峰峰组（O2f）为煤系地层的基底，厚122.10154.62m，平均厚144.84m。与下伏地层上马家沟组为整合接触。上部为灰色灰白色巨厚层状隐晶质石灰岩，局部裂隙发育，具方解石脉，间夹有白云岩及角砾状灰岩，中部为泥质石灰岩。中部为灰色角砾状石灰岩，泥灰岩和石灰岩，灰色白云岩和泥质白云岩，局部溶洞发育，裂隙内充填有方解石脉。下部灰色石灰岩，浅灰色中厚层状白云岩，含泥石灰岩，局部溶洞发育。煅烧特征：灰白色粉末状。2. 石炭系中统本溪组（C2b）厚度019.55m，平均11.22m，上、中部为浅灰灰色菱铁质泥岩，铝质泥岩，具菱铁质鲕粒结构，粘土矿物以高岭石为主，次为水云母，有植物化石碎片。中、下部夹石英砂岩，偶见薄煤层及石灰岩。砂岩多呈不等粒结构且含细砾，碎屑以石英为主，次为泥岩屑、硅质岩屑。底部常具一薄层铁质泥岩或铁质粉砂岩，含黄铁矿，菱铁矿结核或透镜体，即“山西式”铁矿。该组属泻湖潮坪沉积。与下伏峰峰组呈假整合接触。3. 石炭系上统太原组（C3t）厚79.50140.64m，平均107.47m。为一套海陆互相含煤地层，由深灰灰黑色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层及石灰岩组成。其中含煤314层，有石灰岩或泥灰岩47层，底部K1砂岩与下伏地层整合接触。根据沉积旋回，岩性组合特征及含煤性，自下而上可划分为三个岩性段：（1）太原组一段（C3t1）K1砂岩底至K2石灰岩底，厚13.8128.10m，平均21.19m。以泥岩、粉砂岩、煤层为主，夹薄层石灰岩或泥质灰岩。（2）太原组二段（C3t2）K2石灰岩底至K4石灰岩顶。厚24.8042.47m，平均35.80m。以泥岩和石灰岩为主，夹细粒砂岩、粉砂岩。其中K2、K3石灰岩稳定。（3）太原组三段（C3t3）K4灰岩顶至K7砂岩底，厚39.9177.70m，平均50.09m，以泥岩、粉砂岩、砂岩和煤层为主，夹石灰岩。显水平纹理。可见水平状、垂直状和斜交层面的岩迹。4二叠系下统山西组（P1s）本组为一套陆相含煤岩系。由砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤组成。厚37.4371.46m，平均为46.10m。南部较厚，北、中部较薄。以K7砂岩与下伏太原组整合接触。5二叠系下统下石盒子组（P1x）厚40.8298.81m，平均65.46m，中部较厚，南、北较薄。由砂岩、砂质泥岩、泥岩组成。底部以K8砂岩与山西组整合接触，含炭屑，夹煤纹。下部为灰深灰色砂质泥岩，泥岩夹粉砂岩偶夹煤线。中、上部为灰色、灰绿色中、细粒砂岩，灰色泥岩、砂质泥岩及粉砂岩组成，常含菱铁质鲕粒，顶部为灰色紫红色含铝泥岩，富含菱铁质鲕粒，层位稳定，俗称“桃花泥岩”。6二叠系上统上石盒子组（P2s）厚400.81574.43m，平均512.74m，西北部和中部西缘较薄。由杂色泥岩组成。底部以K10砂岩与下伏下石盒子组整合接触。按岩性组合特征，自下而上可划分为上、中、下三段：（1）上石盒子组下段（P2s1）K10砂岩底至K12砂岩底，厚169.80219.30m，平均196.27m。以黄绿色、紫红色砂质泥岩、泥岩为主，夹灰绿色砂岩。泥岩中有时含少量铝质，局部含铁质鲕粒和结核，个别地段含窝状和团块状菱铁矿层， 具交错层理。 底部为灰白色厚层状含砾中粗粒砂岩（K10）与下伏下石盒子组整合接触。（2）上石盒子组中段（P2s2）K12砂岩底至K13砂岩底，厚90.20m127.38m，平均105.88m。由灰白黄绿色中厚层状砂岩与黄绿色、砂质泥岩、粉砂岩互层。主体以砂岩为主，交错层理很发育，与下伏下段整合接触。（3）上石盒子组上段（P2s3）K13砂岩底至K14砂岩底，厚180.81l227.75m，平均210.59m，由黄绿色、紫红色砂质泥岩、泥岩夹煤层、砂岩组成，砂岩不稳定。顶部砂质泥岩中夹燧石层或条带，是上石盒子组与石千峰组分界的良好标志。与下伏中段整合接触。7二叠系上统石千峰组（P2sh）厚170余米。广泛出露于本区西部。根据岩性特征，自下而上，可划分为下、上两段：（1）石千峰组下段（P2sh1）厚约94m。由黄绿色中粗粒砂岩夹紫红色泥岩组成，泥岩中含钙质结核，底部以一层灰黄色含砾中粗粒砂岩（K14）与下伏下石盒子组地层整合接触。（2）石千峰组上段（P2sh2）厚约76m。由紫红色、砖红色砂质泥岩及泥岩夹有灰绿色细粒砂岩薄层或透镜体组成。底部以一层厚层状色泽鲜艳的红色泥岩与下伏下段地层分界。8三叠系下统刘家沟组（T1L）分布于本区的西部边缘，出露不全，厚约190m。主要岩性为砖红色、棕红色细中粒砂岩、粉砂岩夹薄层紫红色泥岩。底部以一层厚层状长石石英砂岩与下伏石千峰组地层分界，为连续沉积整合接触。9第三系上新统（N2）厚015m，平均约5m。由棕红色、褐红色粘土、亚粘土组成，表面有铁锰质薄膜，与下伏各地层不整合接触。10第四系（Q）（1）中更新统（Q2）厚115m，平均约5m。岩性为浅红色含砂粘土，常含钙质结核，有时夹砾石，与下伏地层不整合接触。（2）上更新统（Q3）区内分布广泛。厚361m，平均约31m。主要岩性为浅黄色、褐黄色砂质粘土，含砂粘土夹钙质结核，孔隙发育。（3）全新统（Q4）主要分布于丹河、苏里河、田良河河谷一带。厚020m，平均约8m，由细砂、粉砂、砂土及砾石组成，为一套近代河床冲积和山前洪积物。1.2.1.2 地质构造井田位于晋（城）获（鹿）褶断南段，韩店高平褶断群西侧，西接武（乡）阳（城）凹褶带。总体为一走向北北东，向北西倾伏的单斜构造，倾角一般5左右。在倾向上发育次一级的向背斜及断裂构造。主要构造如下：1断层井田内主要断层有2条，分别是李家河正断层和柳村南正断层。李家河断层位于李家河村东黑里村北，东起李家河，西到下海则北，全长约4.9km，走向N8070E，倾向NW，倾角7075，落差2550m。柳村南断层位于李家河断层以北，走向近东西，倾向北，倾角70，落差520m，延伸长度3.7km。2褶曲（1）炉家峪向斜南翼倾角46，北翼倾角57，近东西向。长近3km左右。（2）明家沟向斜位于明家沟一带，全长4.1km，轴向北东30，核部出露石千峰地层。西翼倾角13，东翼倾角34。另外本区还有釜山向斜和釜山背斜。3陷落柱根据现有地质资料，在设计井田范围内没有陷落柱。但根据本区域陷落柱比较发育的特点，推测井田内有存在隐伏陷落柱的可能。1.3 煤层特征1.3.1煤层井田内含煤地层主要为石炭系上统太原组（C3t）和二叠系下统山西组（P1s）。自上而下山西组含1、2、3号共3层煤层；太原组含5、6、7、8-1、8-2、9、11、12、13、14、15、16号共12层煤。山西组和太原组二者累计总厚度为118.19206.86m，一般153.57m。含煤15层，煤层总厚3.3818.21m，平均12.80m，含煤系数 8.33%。本井田共含5层全区可采或局部可采煤层，自上而下为山西组的2、3号煤层和太原组的8-1、14、15、号煤层，分述如下：（1）2号煤层位于山西组中上部，上距K8砂岩5.6531.50m，平均13.00m，下距3号煤层9.4035.13m，平均18.59m，煤层厚度04.12m，平均0.61m，结构简单为不稳定的局部可采煤层。煤层顶板主要是泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，局部为细中粒砂岩；底板为泥岩、砂质泥岩，局部为炭质泥岩或粉砂岩。（2）3号煤层位于山西组下部，上距K8砂岩24.0848.53m，平均37.39m，下距K7砂岩012.80m，平均7.20m，层位稳定。为全区可采煤层。煤层厚度3.185.95m，平均4.60m。煤层下部含02层夹石，夹石厚00.40m，纯煤厚3.155.70m，平均4.50m。煤层直接顶板主要为砂质泥岩、泥岩、局为粉砂岩，细砂岩，厚013.08m。其老顶为中、细粒砂岩和粉砂岩，厚0.612.26m，岩石裂隙发育。底板为砂质泥岩，局部为粉砂岩，厚约11.2m。据2002年6月补充勘探，在1号钻孔采取中砂岩顶板和砂质泥岩底板进行力学性质试验。结果如下：顶板（中砂岩）：天然抗压强度38.8Mpa，饱和抗压强度22.4MPa，抗拉强度2.70MPa，抗剪强度6.70MPa。（3）8l号煤层 上距K5石灰岩3.5014.12m，平均8.07m，煤厚02.55m，平均 0.86m。属不稳定的局部可采煤层。煤层结构简单，夹02层泥岩夹矸，厚0.150.80m。煤层顶板一般为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，偶见石灰岩、中粒砂岩。底板多为泥岩、砂质泥岩，次为粉砂岩和细、中粒砂岩。（4）14号煤层下距15号煤层1.126.78m，平均3.66m，煤层厚度为01.05m，平均厚度0.58m，属不稳定局部可采煤层。煤层顶板岩性大部分为K2石灰岩，个别孔为炭质泥岩、钙质泥岩；底板为黑色泥岩、砂质泥岩，局部为泥质灰岩、钙质泥岩。（5）15号煤层 上距K2石灰岩平均4.30m，煤层稳定、厚度较大，为全区主要可采煤层之一。煤厚2.205.75m，平均4.32m。结构简单复杂，含012层泥岩夹石，一般23层，厚0.151.10m，纯煤厚2.054.73m，平均3.62m。 顶板岩性一般为泥岩，钙质泥岩、泥灰岩、石灰岩。局部为砂质泥岩和粉砂岩，有时可见炭质泥岩,老顶为K2石灰岩；底板一般为泥岩，有时可见砂质泥岩和细粒砂岩。可采煤层特征见表1.21。 表1.2-1可采煤层特征表煤层编号煤层厚度(m)煤层间距(m)稳定性煤层结构煤层可采性煤的容重（t/m3）最小最大最小最大平均平均204.12不稳定简单局部可采1.410.619.4035.1333.185.9518.59稳定简单全区可采1.414.624.0365.428-102.5539.79不稳定简单局部可采1.410.8626.15146.381401.0555.00较稳定简单局部可采1.400.581.126.78152.205.753.66不稳定简单复杂全区可采1.464.321.3.2煤质（1）物理性质、宏观煤岩类型及显微煤岩特征3号煤层物理性质为黑色，半亮光亮型煤。玻璃光泽与强玻璃光泽，具条带状结构，参差状和壳状断口。条痕为黑色。显微组分镜质组以均质镜质体和基质镜质体为主。半镜质组含量少，多呈棉絮状，有部分的结构半丝质体。半丝质组多为氧化丝质体，半丝质体常分布在基质镜质体中。部分煤样中丝炭胞腔内充有方解石。有少量的粗粒体和碎屑体，组分界线不清。镜质组含量为87.592.5%，平均90.0%。半镜质组含量为0.6l.3%，平均l.0%。半丝质组+丝质组含量为6.911.0%，平均9.0%。矿物含量变化在3.69.8%之间，平均为6.3%。主要以分散状浸染状粘土为主。几乎每个煤片中都含有方解石，以次生方解石为多见。（2）煤的化学性质3号煤层：原煤挥发分（Vdaf%）11.1812.41，平均11.05。从全区来看，由东往西，随煤层埋藏深度的增大，挥发分逐渐降低，煤的变质程度相应加深，其煤类相应由贫煤变质为无烟煤。原煤灰分（Ad%）为15.5121.10，平均17.98，为低中灰煤。精煤灰分（Ad%）为6.969.18，平均8.22。原煤硫分（St,d%）含量为0.350.47，平均0.40，精煤硫分（St,d%）含量为0.350.54，平均0.41，属特低硫煤。从各种硫测试结果看，3号煤层以有机硫为主，其次为硫化物硫，因此，洗选后硫分无明显降低，反而略有增高。原煤干基弹筒发热量（Qb.d）为27.8329.61MJ/kg，平均为28.71MJ/kg，精煤干基弹筒发热量（Qb，d）为32.6533.48MJ/kg，平均为33.04MJ/kg。原煤干基恒容高位发热量（Qgr，Vd）为27.7229.84MJ/kg，平均28.92MJ/kg，精煤干基恒容高位发热量（Qgr，Vd）为32.4133.42MJ/kg，平均32.84Mj/kg。煤灰成分分析：以酸性的二氧化硅（SiO2）和三氧化二铝（Al2O3）为主。其中二氧化硅（SiO2）含量为44.7545.18，平均 44.97。三氧化二铝（Al2O3）含量为31.0731.40，平均31.23，灰熔融性软化温度（ST）1390，属高熔灰分。（3）煤的工艺性能煤的热稳定性：3号煤Ts+6为56.287.75，平均 77.01；15号煤Ts+6为81.589.40，平均 86.03。均属热稳定性好的煤层。煤对CO2的反应性：井下采样测试并结合邻区资料，950时，3号煤CO2还原率为9.428.3，平均17.77；15号煤为17.624.5%，平均19.65%。均属反应性低的煤层。可磨性：经矿区1号钻孔采样测试并参考详查勘探资料，3号煤HGI（哈氏可磨性指数）为 63.891.8，平均78.4，属中等可磨煤。15号煤HGI为53.873.2，平均63.0，亦属中等可磨煤。煤的结渣性：据邻区资料，当鼓风强度0.3ms时，3号煤灰的结渣率为14.4266.97，平均40.36；15号煤灰的结渣率为35.357.78%，平均49.92%。3号、15号煤均属强结渣煤。（4）煤类的确定及其依据本次扩区煤类划分按中国煤炭分类国家标准（GB575186）要求，以精煤挥发分（Vdaf）值与粘结指数为主要分类指标。精煤挥发分（Vdaf）为8.4910.98，粘结指数为0，洗煤氢（Hdaf）含量为3.604.00。据此本区3号煤层可划分为贫煤与无烟煤两大类，15号煤层可划分为无烟煤。（5）煤的可选性据详查勘探资料，按GB/T16417-1996中国煤炭可选性评定标准。采用0.1含量法评价，结果为：3号煤层：假定精煤灰分为11.0，则0.1含量为 4.585.60，平均5.09，可选性为易选。假定精煤灰分为11.5，0.1含量为3.564.22，平均3.89，可选性为易选。15号煤层：假定精煤灰分为11.0，则0.1含量为 4.8035.07，平均16.29，可选性为中等可选。假定精煤灰分为11.5，0.1含量为3.531.5，平均14.34，可选性为中等可选。（6）主采煤层煤质及工业用途评价3号煤层：为中灰、低磷、特低硫、中高发热量、高熔灰分之贫煤与无烟煤。热稳定性好，煤对CO2反应性低，强结渣，可磨性中等。为良好的动力用煤。无烟煤可作合成氨用煤，经洗选后，也可用作高炉喷吹用煤。15号煤层：为中灰、中磷、富硫、中高发热量、高熔灰分之无烟煤。煤对CO2反应性低，强结渣，可磨性中等。精煤回收率中等。本煤层硫分含量高，不易洗选，仍主要作动力用煤。3号、15号煤层煤质特征见表1.2-2。1.3.3 瓦斯、煤尘、煤的自燃性及地温1瓦斯根据地质报告，井田扩区用解吸法共采集煤层钻孔瓦斯样4个，3号煤层和15号煤各2个。2002年6月补充勘探于1号钻孔采取3号煤层瓦斯样1个。其瓦斯成分与甲烷含量测定结果为15号煤层甲烷含量高于上部山西组3号煤层，从瓦斯成分测定结果看，3号、15号煤层瓦斯成分均以甲烷为主，其次为氮气和二氧化碳。根据所测煤层瓦斯成分，本区瓦斯分带可划为沼气带和氮气沼气带。3号煤层甲烷含量为1.3010.13ml/g.daf，平均为5.72ml/g.daf；15号煤层甲烷含量为0.4512.41ml/g.daf，平均为6.43ml/g.daf；根据现有相关瓦斯资料计算，矿井生产初期瓦斯涌出量较小，为低瓦斯矿井。但相邻赵庄矿井为高瓦斯矿井，经分析井田深部（西部）可能为高瓦斯区。3号、15号煤层煤质特征表表1.22煤层编号315工业分析Mad（%）原煤最小-最大 平均1.01-3.55 1.790.79-1.86 1.46精煤最小-最大 平均.0.51-1.62 1.06.1.04-1.85 1.35Ad（%）原煤最小-最大 平均15.51-21.10 17.9821.01-24.76 23.05精煤最小-最大 平均6.96-9.18 8.226.93-8.61 7.71Vdaf（%）原煤最小-最大 平均11.18-12.41 11.0511.72-14.14 13.06精煤最小-最大 平均8.82-10.98 9.778.70-9.75 9.20St，d（%）原煤最小-最大 平均0.35-0.47 0.403.21-6.32 5.06精煤最小-最大 平均0.35-0.54 0.412.39-3.87 2.97Pd（%）精煤最小-最大 平均0.0093-0.055 0.032Qb，d （MJ/kg）原煤最小-最大 平均27.83-29.61 28.7126.44-27.81 26.92粘结指数（GR，J）精煤0元素分析（精煤）Cdaf （%）最小-最大 平均91.33-91.84 91.6388.49-90.66 89.58Hdaf（%）最小-最大 平均3.82-4.00 3.883.60-3.86 3.72Odaf（%）最小-最大 平均2.53-2.64 2.601.61-2.71 2.16Ndaf（%）最小-最大 平均1.44-1.56 1.501.04-1.25 1.15煤灰成分分析（原煤）Fe2O3+CaO+MgO+K2O+Na2O（%）最小-最大 平均9.44-15.40 12.4232.62-32.87 32.75Si2O2 +Al2O3+TiO2（%）最小-最大 平均76.81-77.70 77.2661.59-63.24 62.42ST13901247精煤回收率（%）最小-最大 平均33.57-66.76 64.4743.79-49.29 45.78煤类PM、WY3WY3综上所述，生产初期按低瓦斯矿井考虑，后期根据瓦斯涌出量的大小，决定是否按高瓦斯矿井进行管理。本设计对通风设施留有余地，并预留瓦斯抽放场地。2煤尘根据测试成果，3号煤层火焰长度为20mm，加岩粉量40%，煤尘有爆炸危险性。3煤层的自燃根据3号煤层燃点测试成果，还原温度（T1）为387，原样（T2）为394，氧化（T3）为414，T13为27，自燃等级为级，即 3号煤层属不易自燃煤层。据邻近矿山调查资料，邻区各矿井开采的3号煤层均未发生过自燃现象。4地温据详查勘探资料，本区地温梯度为0.94/100m，恒温带在50100m左右，地温变化范围在11.517.0之间，属地温正常区。1.3.4 水文地质1地表水本区地表河流主要为丹河，发源于井田以北丹朱岭西部后沟村西北，丹河自东部边界处由北向南流过，为沁河的一大支流，水量随季节性变化，雨季水量较大，旱季水量较小。据长平村西临时测流断面观测资料，流量为0.103m3/s（1988.6.30）1.4088m3/s（1988.7.20）。井田内其它沟谷平时一般无水，只有雨季时才有洪水排泄。釜山水库位于本井田中东部，容量188104m3，现基本无水。2主要含水层（1）中奥陶统峰峰组石灰岩岩溶裂隙含水层组埋深390510m，扩区内最大揭露厚度205.84m（2202孔），岩性主要由石灰岩、白云岩、泥质灰岩和角砾状灰岩组成。据钻孔资料，中上部岩溶裂隙较为发育，岩溶裂隙多发育在白云质灰岩、泥灰岩等难溶岩层所夹的石灰岩中，多以串珠状、蜂窝状溶孔及溶蚀裂隙为主，钻进到此层段时冲洗液消耗量大都有明显增加。据2202号钻孔分层水位观测，奥灰水位深253.00m，水位标高687.91m。另据扩区西北7km处1607号孔和高平县造纸厂供水井抽水试验资料，单位涌水量为0.004516.835L/s.m，差异较大。渗透系数为0.02438.428m/d，水质属SO4CaMg型。该含水层为一富水性不均匀的岩溶裂隙含水层。据详查报告资料，本扩区位于辛安泉域与三姑泉域地下分水岭附近，奥灰水性应属相对较弱处。（2）上石炭统太原组岩溶裂隙含水层组太原组地层含K2、K3、K4、K5、K6等5层石灰岩，单层厚度010.73m，平均总厚14.84m。据详查钻孔资料，在钻井到石灰岩层段时，冲洗液消耗量都有不同程度增加。尤以K2、K3石灰岩最为明显，说明各层石灰岩均发育不同程度的岩溶裂隙，其中以K2、K3石灰岩较为发育。据1607号孔和扩区东界外1km处2201号孔抽水资料，单位涌水量为0.00040.00134L/s.m，含水性较弱。渗透系数为0.0110.023m/d，水位标高为681.43687.75m，水质属HCO3-NaCa或C1-Na型，矿化度0.8451.653g/L。该含水层为一富水性不均匀的岩溶裂隙弱含水层。（3）下二叠统山西组下石盒子组砂岩裂隙含水层组主要为K7、K9砂岩和1号、3号煤层顶板之上砂岩。岩性以中细粒砂岩为主，局部裂隙较发育。据赵庄详查资料，钻孔钻进到本层段时冲洗液消耗量一般为00.60m3/h，局部可达1.00m3/h，几个钻孔有漏水现象。最大漏失量可达12.12m3/h。据1607号孔和2201号孔对山西组砂岩和K8砂岩混合抽水资料，单位涌水量为0.00190.0051L/s.m，渗透系数为0.0320.079m/d，水位标高为689.45713.24m，水质属HCO3-NaCa或C1-Na型，矿化度1.2541.374g/L。该含水层为富水性不均匀的裂隙承压弱含水层。（4）基岩风化带裂隙含水层据钻孔揭露，风化裂隙带深度为70100m，最大可达150m，富水性受地形地貌影响。一般山梁地段由于出露位置高，透水性好，含水性差，而沟谷地段相对含水性较好。据相邻王报井田资料，单位涌水量为0.5840.632L/s.m。（5）新生界冲积、洪积层孔隙含水层主要为扩区东部和北部边界处的丹河河床及两侧的冲积、洪积物。多为砂土、砂和砂砾层组成，含丰富的孔隙水。主要接受大气降水和丹河侧向补给。据赵庄详查报告资料，单位涌水量为0.0941.55L/s.m，渗透系数0.4574.60m/d，水质属HCO3-CaMg或HCO3Ca型，矿化度0.280.71g/L，为当地工农业用水主要取水层。3主要隔水层（1）上石炭统太原组底部及中石炭统本溪组隔水层组层厚为11.0537.16m，平均23.9m，主要由塑性铝质泥岩和泥岩夹不稳定砂岩及煤层等组成，裂隙不发育，透水性差，为奥灰水与煤系地层间较好的隔水层。（2）二叠系砂岩含水层层间隔水层主要由泥岩、砂质泥岩组成，单层厚度2数十米，呈层状分布于各砂岩含水层之间，阻隔各砂岩含水层之间的水力联系。渗透系数为0.02438.428m/d，水质属SO4-CaMg型，矿化度1.622g/L。4主要含水层的补、迳、排条件扩区内除松散层、石千峰组及上石盒子组有分布，其余含水层未见出露。松散含水层主要接受大气降水的补给，向地表水及下伏风化带含水层排泄，在局部地段松散含水层与风化带含水层可互为补给含水层。基岩风化带含水层主要接受大气降水补给及松散含水层补给，由于沟谷的切割，局部以泉的形式排泄。山西组、太原组含水层组在扩区范围内地表无出露，埋藏较深，与上覆各含水层、下伏奥陶系含水层均有一定厚度的隔水层相隔、水力联系微弱。含水层组间夹数层隔水层，使含水层处于分散间隔状态。但它们之间存在着一定的水位差，若无构造沟通或隔水层未遭破坏的情况下，则各含水层之间无互补关系。总体来看，该含水层组接受补给条件较差，迳流主要以层间迳流为主，迳流缓慢。中奥陶含水层，井田内上覆盖层厚度大，补给条件差。由于本区地处区域地下分水岭地带，地下水迳流缓慢，局部甚至可能滞流。5邻近生产矿井的水文地质特征和充水因素（1）望云煤矿望云煤矿井下主要受顶板水的影响，虽然开采产生的塌陷裂隙已达地表，但由于采取了回填措施，矿井涌水量受大气降水影响较少，无明显的季节性差别，矿井排水量较大，一般达4000m3/d。另外，开采过程中见较多落差很小的断层和12个陷落柱，断层落差最大为10多米，陷落柱最大直径为60m，陷落柱胶结好的一般不含水，胶结疏松的含有一定的地下水，但对矿井开采无明显的影响。（2）色头煤矿矿井充水主要来自煤层顶板的砂岩裂隙水，同时受采空区老窑积水影响，大气降水对矿井涌水量影响较大，季节性变化明显，一般滞后一个月左右，以淋水方式进入巷道为主。矿井涌水量一般为1440m3/d，最大为2880m3/d。1991年4月，3采区由于顶板透水，涌水量达6000m3/d，因井下排水不及，而使整个采区被淹。另外，该煤矿在开采中见陷落柱10余个，由碎石团块和泥质物组成，胶结中等。陷落柱一般含水，起透水作用，旱季一般干燥无水，雨季则有水渗出。对矿井开采有一定的影响。（3）慈林山煤矿慈林山煤矿主要受顶板水的影响，以淋水和滴水方式涌水。由于煤层被冲刷和古河道影响，故煤层本身也含水，矿井涌水量受大气降水影响明显，一般为2040m3/d，最大为3504m3/d。另外，陷落柱在东北采区较多，见有10个，最大直径为40m，南采区仅见一个。陷落柱一般胶结较松散含水，但对矿井开采未产生明显的影响。6矿井充水因素分析3号煤直接充水含水层为顶板砂岩裂隙含水层。由于开采造成的塌陷裂隙，可能沟通下石盒子组砂岩裂隙含水层，而使其成为煤层开采充水的间接充水含水层。在浅部煤层，开采产生的裂隙有可能发展到基岩风化带，受基岩风化带水及松散含水层水的影响。井田内3号煤层底板最低标高为330m左右，而奥灰水位标高为680710m之间，因此奥灰水具有较高的水压值，但其间有大于130m的岩层阻隔，按3号煤层底板破坏厚度为10m，根据煤矿安全规程执行说明，开采3号煤突水系数计算如下：TgP/（M-C）式中：Tg突水系数，（其安全值一般0.060.1MPa/m，构造破坏严重地区为0.040.08Mpa/m）；P水头压力值，MPa； M阻隔水层厚度，m；C采煤对底板隔水层的扰动破坏厚度，m，采用10m；经计算突水系数在0.04MPa/m以下。根据目前峰峰、焦作、淄博、井陉等矿区突水系数的经验值，设计认为本矿井带压开采是安全的。但断层及陷落柱等构造，有可能沟通矿床与第四系含水层及中奥陶峰峰组含水层之间形成水力联系，成为矿井突水的通道。因此除按要求对其留设安全煤柱外，在巷道穿越断层或临近陷落柱时，要严格执行探水规程，避免矿井水害发生。7井田水文地质类型主要可采煤层3号煤层的直接充水含水层为顶板砂岩裂隙含水层，钻孔单位涌水量最大为0.005L/s.m，含水性较弱。加之区内构造简单，主要以宽缓褶皱为主。因此水文地质条件属简单类型，即二类一型。区内主要充水含水层为砂岩裂隙承压含水层，个别钻孔在此层位出现冲洗液大漏现象。表明局部裂隙发育，富水性较强。另外在构造（陷落住）及煤层浅埋区也可能沟通与其它含水层的水力联系，从而造成水文地质条件的复杂化。8矿井涌水量井田范围内无山西组抽水资料，设计依据邻近2201号孔抽水试验资料，并参照相邻生产矿井实际涌水量以及本矿井现有实际涌水量，对矿井扩建投产后涌水量进行预算。预计矿井正常涌水量300m3/h，最大涌水量450m3/h。1.3.5 勘探程度及存在问题19861989年，114队进行了包括井田在内的高平矿区赵庄勘探区的详查勘探工作，提交了相应详查地质报告。该次详查勘探在本扩区范围内施工7个钻孔，总进尺为5102.46m，终孔层位均为奥陶系。钻探资料均经过测井验证，成果可供利用。2001年11月2002年6月由晋城煤业集团地测处服务公司进行了井田范围补充勘探，共施工4个钻孔，终孔层位均为3号煤层下15m，总钻探进尺1072.04m。其中1号孔为全取芯，其余为煤系取芯。该次补充勘探未提交地质报告，只有4个钻孔的终孔报告，4个钻孔的钻探成果均进行了测井验证。存在问题及建议：1井田内AB级储量占总储量的20.4，扩区内没有A级储量，总体控制程度较低；井田内没有施工过水文孔，工程地质及开采技术条件方面投入的工作量较少；根据相邻赵庄矿井陷落柱和断层比较发育的特点，推测井田内有存在隐伏陷落柱和断层的可能，为满足下一阶段设计的需要，为高产高效工作面创造条件，建议对井田进行补充勘探，对首采区进行三维地震勘探。2 井田内3号煤层底板最低标高为330m左右，而奥灰水位标高为680710m之间，因此奥灰水具有较高的水压值，根据地质报告计算，在正常情况下，奥灰水对矿井生产不构成威胁。但不排除在构造（如隐伏断层、陷落柱等）区域，因隔水层的破坏而导致底板突水的可能。因此需通过进一步的地质勘探工作，加强对断层、陷落柱的发现和研究，防止构造导水，造成水害。2 井田境界和储量 2.1井田境界2.1.1井田范围根据山西省国土资源厅1999年11月换领的第1400009925144号采矿许可证，长平矿井原井田由13个拐点圈定，井田东西长度9.0 km，南北宽1.67.7km，面积为43.5km2。设计井田境界的拐点坐标见表2.1-1。表2.1-1拐点纬距(X)经距(Y)拐号纬距(X)经距(Y)1397734491883977416.86738387169.64723975345.51438395658.50893977278.05038391686.76633973695.88638395957.93510397518238443971967.75938394904.613113975155.8493839369212338392463.825123974682.82138394437.83163969737.69938389344.603133977021.25138394509.67273970011.77738386932.2562.1.2开采界限井田内含煤地层主要为石炭系上统太原组（C3t）和二叠系下统山西组（P1s）。自上而下山西组含1、2、3号共3层煤层；太原组含5、6、7、8-1、8-2、9、11、12、13、14、15、16号共12层煤。山西组和太原组二者累计总厚度为118.19206.86m，一般153.57m。含煤15层，煤层总厚3.3818.21m，平均12.80m，含煤系数 8.33%。本井田共含5层全区可采或局部可采煤层，自上而下为山西组的2、3号煤层和太原组的8-1、14、15、号煤层，矿井设计只针对3号煤层。开采上限：3号煤层以上无可采煤层。下部边界：15号煤层为较稳定可采煤层，但含硫份大于3%，列入平衡表外储量。2.1.3井田尺寸井田南北走向最小长度为3.60 km，最大长度为7.70 km，平均长度为5.60km。井田东西倾斜最小长度为8.60 km，最大长度为9.00 km，平均长度为8.70 km。煤层的倾角最大为5，最小为1，平均为3，井田平均水平宽度为6.12 km。井田的水平面积按下式计算：S=H *L （2.1）式中： S井田的面积，K； H井田的水平宽度，Km； L井田的平均走向长度，Km。则，井田的水平面积为：S=8.70 * 5.60 =48.72（K）井田的赋存状况示意图见图2.1。 井田赋存状况示意图2.12.2矿井工业储量2.2.1储量计算基础（1）以山西省国土资源厅调整的井田境界作为储量计算范围；（2）以勘探钻孔实际揭露的煤层厚度作为储量计算依据；（3）因本井田山西组2号煤层为局部可采煤层，太原组各煤层是中灰、中高硫煤，因此，本次设计仅考虑开采3号煤层，参与储量计算的煤层为3号煤层；（4）煤层最低可采厚度贫煤、无烟煤均为0.8m；（5）原煤最高可采灰分为40%；（6）3号煤层原煤容重为1.41t/m3；（7）煤层产状平缓，倾角小于10，故储量计算面积采用水平投影面积；（8）储量计算方法：采用块段法，即块段面积容重平均厚度=块段储量；（9）考虑到本区地质构造简单，3号煤层赋存稳定，故设计中将D级储量的70%作为工业储量。2.2.2工业储量计算矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探，煤层厚度与质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前可供利用的可列入平衡表内的储量。矿井工业储量一般即A+B+C级储量。3号煤层工业储量计算：据地质勘探情况，将矿体划分为A、B、C三个块段，在各块段范围内，用算术平均法求得各个块段的储量，煤层总储量即为各块段储量之和。块段划分如图2.2所示。 由图计算各块段面积为：Sa=19.03Km2；Sb=14.02Km2；Sc=13.56Km2。3号煤层工业储量按下式计算：Zg =S *M */cos （2.2）式中： Z各块段储量，万t； S各块段的面积，Km2； M各块段内煤层的厚度，3号煤层平均厚度为4.60 m； 各块段内煤的容重， 3号煤为1.41t/m3；各块段内煤层的倾角，A段取3.0，B段取4.5，C段取3.5。A块段储量：Za= 19.03*4.60*1.41/cos3.0=12535.16（万t）地质块段划分图 图2.2B块段储量：Zb= 14.02*4.60*1.41/cos4.5=9121.49(万t)C块段储量：Zc= 13.56*4.60*1.41/cos3.5=8811.45（万t）则：3号煤层工业储量为：Zg= Za+ Zb+ Zc =30468.1（万t)2.3矿井可采储量2.3.1井田安全煤柱（一）安全煤柱留设原则（1）工业场地、井筒留保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱；（2）各类保护煤柱按垂直断面法或垂直法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱，岩层移动角为75，表土层移动角为45；（3）维