采矿工程毕业设计（论文）-桑树坪煤矿1.2Mta新井设计【全套图纸】.doc

编号：（ ）字 号本科生毕业设计（论文）全套图纸，加153893706桑树坪煤矿1.2 Mt/a新井设计 煤与瓦斯共采技术现状及综述 采矿07-1班题目： 姓名： 学号： 班级： 二一一年六月中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名： 学 号： 学 院： 矿 业 工 程 学 院 专 业： 采 矿 工 程 专 业 设计题目： 桑树坪煤矿1.2 Mt/a新井设计 专 题： 指导教师： 职 称： 教 授 2011年6月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院 矿业工程学院 专业年级 采矿工程专业2007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：桑树坪煤矿1.2 Mt/a新井设计毕业设计专题题目：煤与瓦斯共采技术现状及综述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。一般部分为桑树坪煤矿1.20 Mt/a新井设计。桑树坪煤矿位于陕西省韩城市境内，从下峪口至桑树坪的铁路运煤专线与西候线接轨，交通便利。井田走向长度约7.01 km，倾向长度约2.36 km，面积约14.82 km2。主采煤层为3号煤层，平均倾角为6，平均厚度为6.3 m。井田工业储量为387.84 Mt，可采储量为273.52Mt，矿井服务年限为58 a。矿井正常涌水量为532 m3/h，最大涌水量为589.7m3/h。矿井相对瓦斯涌出量为17.1m3/t，属于高瓦斯矿井。根据井田地质条件，提出四个技术上可行的开拓方案。方案一：双斜井中央并列式通风；方案二：双立井石门风井通风；方案三：双斜井两翼对角式通风；方案四：双立井两翼对角式通风。通过技术经济比较，最终确定方案一为最优方案。设计首采区采用带区准备方式，工作面长度210 m，采用大采高采煤法，沿空掘巷，矿井年工作日为300 d，工作制度为“四六制”。大巷采用胶带输送机运煤，辅助运输采用矿车运输。矿井通风方式为中央并列式。专题部分题目：煤与瓦斯共采技术现状综述，煤与瓦斯共采技术实现工作面Y型通风，根本上解决了上隅角瓦斯积聚难题，利于实现高浓度瓦斯抽采，有效解决了工作面的瓦斯超限问题，成倍提高我国高瓦斯难抽放煤层工作面的单产水平。是绿色采矿的发展方向，在技术上和经济上具有很大的优越性。翻译部分题目：Analytical models for rock bolts.关键词：桑树坪煤矿；斜井；立井；带区布置；大采高采煤法；中央并列式；沿空掘巷ABSTRACTThis design can be divided into three sections: general design, monographic study and translation of an academic paper.The general design is about a 1.20 Mt/a new underground mine design of Sangshuping coal mine. Sangshuping coal mine lies in Hancheng City, Shanxi province.As Xiayukou railway runs in the west of the mine field and Xihou railway runs in the east of the mine field, the traffic is convenient.Its about 7.01 km on the strike and 2.36 km on the dip, with the 14.82 km2 total horizontal area.The minable coal seam is 3 with an average thickness of 6.3 m and an average dip of 6.The proved reserves of this coal mine are 387.84 Mt and the minable reserves are 273.52 Mt, with a mine life of 58 a. The normal mine inflow is 532 m3/h and the maximum mine inflow is 589.7 m3/h. The mine gas emission rate is 17.1 m3/t,which belongs to high gas mine. Mine geological conditions under the proposed development schemes for the four technically feasible. Option One: Two parallel inclined central ventilation; Option II: Two-shaft ventilation shaft ventilation Shihmen; Option Three: Two wings of the angle of ventilation shaft; program four: two wings of the angle of ventilation shaft. Through technical and economic comparison of a finalized plan for the optimal solution. Design of the mining area prepared by way of bands, face length of 210 m, high-mining method using large mining along goaf, working as a mine of 300 d, the work system as forty-six system. Roadway by belt conveyor to transport coal, auxiliary transport by tramcar transport. Mine ventilation for the central parallel.Special section topic: coal and gas extraction technology status review, coal and gas extraction technology for face Y-ventilation, a fundamental solution to the problem on the corner gas accumulation, conducive to high concentrations of gas extraction, an effective solution to the face Gas gauge problems, doubled and redoubled difficult drainage of high gas yields coal face. Green mining development in the technical and economic advantages of greatTranslation of part of the subject: the process of circular tunnel in the relief of the numerical simulation of rock burst occurredKeywords: Sangshuping Coal; shaft; shaft; band arrangement; large mining height of coal mining; central parallel; along goaf第V页目 录1 矿区概述及井田地质特征21.1 矿井概况21.1.1交通地理位置21.1.2 地形地貌21.1.3水文情况21.1.4 矿区气候条件21.1.5矿区地震21.1.6矿区电力供应21.2井田地质特征21.2.1井田地质概况21.2.2井田煤系地层21.2.3 褶曲与断层21.2.4水文地质特征21.3煤层特征21.3.1煤层概况21.3.2煤层开采技术条件21.4煤质、煤类与煤的用途21.5煤质评价及其用途21.6煤层的风氧化情况21.7煤的力学性质22 井田境界和储量22.1 井田境界22.1.1 井田四周境界及其确定依据22.1.2井田范围22.2矿井储量22.2.1矿井储量22.2.2工业储量计算22.3矿井可采储量22.3.1煤柱的留设22.3.2可采储量计算23 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限23.1矿井工作制度23.1.1矿井工作制度的确定23.1.2矿井每昼夜净提升小时数的确定23.2矿井设计生产能力及服务年限23.2.1确定依据23.2.2矿井生产能力的确定23.2.3矿井及第一水平服务年限的核算24 井田开拓24.1井田开拓的基本问题24.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标24.1.2工业场地位置、形式和面积24.1.3开采水平的确定24.1.4 矿井开拓延深及深部开拓方案24.1.5 开采顺序24.1.6 方案比较24.2 矿井基本巷道24.2.1 井筒24.2.2井底车场及硐室24.2.3主要开拓巷道25 准备方式带区巷道布置25.1煤层地质特征25.1.1带区位置25.1.2带区煤层特征25.1.3煤层顶底板岩石构造情况25.1.5地质构造25.1.6地表情况25.2带区巷道布置及生产系统25.2.1带区准备方式的确定25.2.2带区巷道布置25.2.3带区生产系统25.2.4带区内巷道掘进方法25.2.5带区生产能力及采出率25.3带区车场选型设计26 采煤方法26.1采煤工艺方式26.1.1带区煤层特征及地质条件26.1.2确定采煤工艺方式26.1.3回采工作面参数26.1.4回采工作面破煤、装煤方式26.1.5回采工作面支护方式26.1.6端头支护及超前支护方式26.1.7各工艺过程注意事项26.1.8回采工作面正规循环作业26.2回采巷道布置26.2.1回采巷道布置方式26.2.2回采巷道参数27 井下运输27.1概述27.1.1矿井设计生产能力及工作制度27.1.2煤层及煤质27.1.3运输距离和货载量27.1.4矿井运输系统27.2带区运输设备选择27.2.1设备选型原则：27.2.2带区运输设备选型及能力验算27.3大巷运输设备选择27.3.1主运输大巷设备选择27.3.2辅助运输大巷设备选择27.3.3运输设备能力验算28 矿井提升28.1矿井提升概述28.2主副井提升28.2.1主井提升28.2.2副井提升设备选型28.2.3井上下人员运送29 矿井通风及安全29.1矿井概况、开拓方式及开采方法29.1.1矿井地质概况29.1.2开拓方式29.1.3开采方法29.1.4变电所、充电硐室、火药库29.1.5工作制、人数29.2矿井通风系统的确定29.2.1矿井通风系统的基本要求29.2.2、矿井通风方式的选择29.2.3、矿井主扇工作方式选择29.2.4、带区通风系统的要求29.2.5、工作面通风方式的选择29.3矿井风量计算29.3.1工作面所需风量的计算29.3.2备用面需风量的计算29.3.3掘进工作面需风量29.3.4硐室需风量29.3.5其它巷道所需风量29.3.6矿井总风量29.3.7风量分配29.4矿井通风阻力计算29.4.1矿井最大阻力路线29.4.2矿井通风阻力计算29.4.3矿井通风总阻力29.4.4两个时期的矿井总风阻和总等积孔29.5选择矿井通风设备29.5.1选择主扇29.5.2电动机选型29.6安全灾害的预防措施29.6.1预防瓦斯和煤尘爆炸的措施29.6.2预防井下火灾的措施29.6.3防水措施210 设计矿井基本技术经济指标2参 考 文 献2煤与瓦斯共采技术现状及综述21 绪论21.1引言21.2现状21.2.1现状21.2.2瓦斯抽采技术现状21.3我国煤矿瓦斯治理技术的发展及现状21.3.1煤矿瓦斯抽放技术21.3.2煤与瓦斯突出防治技术21.3.3瓦斯综合治理现状22 我国瓦斯综合治理存在的主要问题22.1安全管理技术方面22.2瓦斯治理技术方面23 瓦斯综合治理发展战略24 瓦斯综合治理关键技术工作24.1利用矿井通风系统优化治理矿井瓦斯24.1.1矿井通风系统减阻增风优化技术24.1.2利用危险源辨识与控制技术进行通风优化改造24.1.3危险源辨识和控制技术的应用24.1.4矿井通风系统方案优化的评判指标24.2利用改变采面通风方式治理瓦斯技术24.2.1采用U+L调压通风方式治理采面瓦斯24.2.2J型通风方式治理采面瓦斯24.3矿井瓦斯技术管理体系建设与创新24.4减少瓦斯超限报警的技术管理体系建设24.4.1瓦斯超限报警原因分析24.4.2减少瓦斯报警的主要技术方法24.4.3矿井瓦斯技术管理网络体系建设25 主要结论2主要参考文献2Analytical models for rock bolts.2Abstract21. Introduction22.Coupling between the bolt and the rock23. The theoretical background of rock bolts in pullout tests24.Concluding remarks2锚杆的分析模型2摘要：21、前言22、锚杆和岩石的联结23、锚杆拉断试验的理论背景24、结论2致 谢2一般部分中国矿业大学2011届本科生毕业设计 第8页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿井概况1.1.1交通地理位置桑树坪煤矿位于陕西韩城矿区最北端，距韩城市区35公里。行政区划隶属于桑树坪镇管辖。韩城至王峰乡的公路经过本矿，至宜川的公路从本矿分路。另有从下峪口至桑树坪的铁路运煤专线与西候线接轨，交通便利。桑树坪煤矿交通位置图如图1-1所示。图1-1 矿井交通位置图1.1.2 地形地貌井田属构造剥蚀低山丘陵区，在沟谷及其两侧附近，基岩大片裸露于地表；山腰及山顶多为广厚的黄土所覆盖，黄土漏斗、黄土柱、黄土崖比比皆是，呈现了典型的渭北黄土高原的地貌景观。井田内高差变化的幅度甚大，大者可达300m以上。沟谷纵横交错，梁峁蜿蜒曲折。地形高程以黄河水面为最低（+378m），三郎庙为最高（+1044m）。地形的总体趋势是西北高，向东南方向逐渐降低。1.1.3水文情况黄河流经井田东部。凿开河为横穿井田的主要河流，由西北向东南于禹门口附近汇入黄河，流经桑树坪井田的长度为2.64km，河床宽度3050m左右。此外，尚有许多小的沟谷，在夏秋季之际，有涓涓细流，冬季流量甚微或呈干枯状态。1.1.4 矿区气候条件本区属大陆性半干旱气候区，降雨量少，蒸发量大。年平均相对湿度为62.4%，降雨量为356.8mm，最大积雪量12cm，最高气温42.6，最低气温-14.8，最大冻土深度41cm，最大风力达9级，一般23级，以东北风为主。1.1.5矿区地震统计显示，1556年华县大地震对本区的影响达8度，1959年8月11日发生烈度为7度左右的地震，1960年4月22日11时发生7度的地震，1976年11月本井田范围内发生震源仅十多公里的浅源地震。本区新构造活动性较强，国家地震局的划分意见为：“韩城矿区的基本地震烈度为8度，但实地考核证实，当地震波进入基岩山区后衰减很快，在距离山前大断裂2km以外基岩山区烈度可按7度考虑。”1.1.6矿区电力供应桑树坪矿区地面35kv变电站一座，由韩局矸石电厂两回路电源线（35kv）供电，一个回路运行，一个回路带电备用。变电站容量16000KVA，站内采用KYN28A-12型高压柜供电。地面供电采用6KV双回路供电，低压系统电压等级为660V/380V/220V；井下中央变电所输出6kv电压，低压系统电压等级为1140/660V/127V。1.1.7 矿区经济状况矿区周边农业生产条件良好，主要农作物有小麦、玉米、棉花、高粱等，“大红袍”花椒被广泛种植，成为全国最大的花椒生产基地。苹果面积稳定在10.2万亩，总产达6.7万吨。蔬菜面积5万亩，蔬菜总产9 5万吨。畜牧业发展较快，肉、蛋、奶供给充沛。矿区周边工业发展起步较早，以煤炭、电力、焦化、冶金、建材等企业为支撑。其中包括韩城矿务局、韩城发电厂、龙门钢铁集团和单台机组发电量居西北第一的韩城二电厂等国有大中型企业，民黄河矿业开发公司、海燕焦化公司等一大批民营企业。中鲁果汁、黑猫炭黑等项目也在矿区周边顺利投产。1.2井田地质特征1.2.1井田地质概况（1）区域构造位于鄂尔多斯地块东南缘渭北隆起东段的韩城矿区，呈北东向延展的宽带状，东南翘起，西北倾伏，地层总体向北西方向倾斜。构造变动南强北弱，东强西弱，主要构造变形带集中在矿区东南边缘地带。矿区构造走向归纳为两组，即北北东北东向构造组和北东东向构造组。前者包括两个构造带矿区东南边浅部隆起断裂构造带和乱麻梁马家湾断裂带；后者包括三个构造带，自南而北依次为：龙亭构造带、东泽村构造带、龙骨岭构造带。（2）井田构造位于韩城矿区北缘的桑树坪煤矿构造比较简单，为以伸展构造为主的构造变形区，矿井的基本构造形态为一走向北北东，倾向北西西，沿走向与倾向有波状起伏的单斜构造，地层倾角一般在8左右。井田内大中型断裂不发育，未发现断距大于10米的断层。煤层中所揭露的断层均为小断层。1.2.2井田煤系地层桑树坪井田范围内，煤系地层出露由老到新依次为：石炭系中统本溪组、上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组。其中主要含煤地层为石炭系上统太原组，二叠系下统山西组。现简述如下：1）石炭系中统本溪组（C2b） 该组在井田范围内分布零星，属于一种填平补齐性质的沉积构造，主要出露在井田东南部的黄河岸边。厚度041.01m，平均5.16m。因受沉积基地起伏不平的控制，厚度变化大。根据岩性岩相特征，本组可分为两个沉积旋回。第一个旋回为一个不完整旋回，由湖泊相的粘土岩（K1）组成，全区比较稳定；第二个旋回为一个完整旋回，由河床相的砾岩或含砾粗砂岩组成，向上依次过渡为湖泊相的泥岩及西湖海湾波浪带相的石英砂岩。2）石炭系上统太原组（C3t）太原组为井田的主要含煤地层之一，厚43.01m112.61m，平均61.71m。属滨海平原上形成的海陆交互相沉积建造。含煤7层，由上而下编号为5号、6号、7号、8号、9号、10号、11号、12号，其中11号煤层为本井田的主要可采煤层，其余均为不可采或零星可采煤层，没有开采价值。根据岩性岩相及含煤性特征，分上、中、下三个部分予以描述：1、太原组下部从本溪组顶部到11号煤层底部。平均厚度17.57m。下部以砾岩，石英砂岩为主。砾岩呈灰白色，厚层状，成分主要为石英，含少量长石及暗色岩屑；石英砂岩为灰一灰白色，中粒，厚层状，含炭质、云母星点及黄铁矿结核；上部以粉砂岩和泥岩为主，含细粒石英杂砂岩薄层，局部夹12号煤层。2、太原组中部11号煤层底板到灰岩顶部，平均厚度26.84m，为太原组中主要含煤层段。岩性以海相石灰岩和钙质粉砂岩为主，间夹少量泥岩、石英砂岩，含煤35层，编号为11号、10号、9号、8号、7号。其中只有11号煤层为井田的主要可采煤层，其它各煤层基本均不可采。3、太原组上部 从K2灰岩以上到太原组顶界，厚度平均17.31m。岩性以砂质泥岩和粉砂岩为主，中夹12层中粒砂岩。砂质泥岩多呈灰黑色-深灰色，薄层状，缓波状层理发育。粉砂岩为深灰色，薄层状，常夹有细砂岩包体和条带。该段岩层一般不含煤，偶见6号和5号薄煤。3）、二叠系下统山西组（P1s） 山西组为本井田内的另一主要含煤地层，属陆相沉积。层厚49.83m100.68m，平均61. 49m，其厚度在井田北部相对比较稳定，南部变化较大，呈北东一北北东向厚薄相间的条带状展布。厚带较窄，薄带较宽。含煤14层，其编号从上向下为1号、2号、3号、3号下，其中2号煤层为井田内局部可采煤层，3号煤层为井田内主要可采的厚煤层。其岩性特征以各级粒度的砂岩、粉砂岩为主，砂质泥岩次之，含少量泥岩。岩石颜色一般较深。述砂岩、粉砂岩、砂质泥岩常呈有规律的重复出现，煤层一般位于砂质泥岩之上，粉砂岩之下，层位易于确定。1.2.3 褶曲与断层1)褶曲桑树坪井田地质构造的确比较简单，总体呈一向北西西倾斜的单斜构造，倾角比较平缓。在煤层底板等高线图中的反映明显的褶曲有：马家塔背斜 展布于桑树坪井田北部与马家塔至三郎庙一线，轴向北西西，向北西端倾伏，延展长度约5km左右，至三郎庙南侧倾没。两翼倾角57。背斜幅度最大可达40m以上。如图1.2。 2、马家塔北向斜 位于井田北缘，与马家塔背斜平行，展布于构1号至114号钻孔一线。 两翼倾角512，向北西西方向倾伏。因有北东向更次一级背斜叠加，两翼在北西方向上有一定程度的起伏。向斜幅度30m左右。2)断层于井田浅部的西沟内发现正断层一条，即西沟正断层，该断层走向NW70至东西，倾向南西，倾角35，断于下石盒子组地层中，延展长度不足1 km，断距约10m，该断层未断至煤层。开采煤层未发现大中型断层，但小断层比较发育。图1.2 矿区褶曲分布图1.2.4水文地质特征1）井田水文概况整个矿区的水文地质概况为，地表水不甚发育，地下水受构造、岩性及地形地貌的控制，主要埋藏在第四系底部和石炭二叠系基岩裂隙与奥灰岩岩溶裂隙之中。井田主要含水层为煤系及其上覆地层中的砂岩（灰岩）含水层及煤系基底奥陶系石灰岩含水层。含水层煤系及之上各含水层充水空间不太发育，含水层含水性、富水性和透水性多不良。而煤系基底奥陶系石灰岩受岩性和构造的影响，在地下水的溶蚀作用下，裂隙在边部、浅部十分发育，在纵向分布不均，岩溶水富水性、透水性强，但极不均一，水文地质条件复杂，对煤层开采有不同程度的影响。综合分析地层及其含水性，可将本区含水层划分为以4组：H1 第四系砂砾层孔隙潜水中等含水层组H2 二叠系砂岩层裂隙承压弱含水层组H3 石炭系砂岩（灰岩）裂隙承压极弱含水层组H4 奥陶系石灰岩溶隙溶洞承压强含水层组现逐一分述如下：1、第四系砂砾层孔隙潜水中等含水层组（H1）该含水层主要分布于黄河、凿开河的河谷中，该含水层直接接受大气降水和河水的侧向补给，以潜流形式向下游流动，最后直接排泄到河谷之中。该含水层埋藏浅，与外界循环交替快，因而受河水水位、降水量的影响较大，可与本区其它含水层相接触，成为矿井水的来源之一。2、二叠系砂岩承压裂隙弱含水层组（H2）二叠系主要由泥岩，砂质泥岩与各种不同粒度的砂岩相间组成。总厚度约220m。本系地层上、下石盒子组和山西组砂岩含水层含水砂岩层次较多，裂隙较发育，但出水点水量很小或多为无水，应属弱含水层且具有承压性，故该组含水层为砂岩裂隙承压弱含水层。含水层的富水性和透水性均不强，且有由上到下变弱的规律。随着开采深度和开采范围的不断加大，该含水层涌水量将会不断减小，对矿井生产威胁不大。该含水层的主要补给来源为大气降水，补给区主要是分布于黄河及凿开河河谷地带的含水层露头区。排泄形式一部分以泉或渗流的形式流入沟谷中，另一部分沿地下水径流流向岩层倾向的深部。3、石炭系砂岩灰岩裂隙承压极弱含水层组（H3）石炭系太原组总厚5080m，区内埋深一般在124.34288.5m之间，地表仅出露于凿开河和黄河河谷。太原组上部石英砂岩含水层为浅灰色、中厚层状石英砂岩、硅质胶结；中部为中粒砂岩；底部以砾岩为主。含水层均不同程度地发育有裂隙，但涌水量不大，且有日趋变小的趋势，故该含水层属承压极弱含水层。含水层的补给区在矿区外围，补给来源有露头区的大气降水、塌陷裂隙及其它含水层的垂、侧向补给。该含水层的排泄途径主要是垂、侧向排泄，近年来，矿井排水是其主要排泄方式。4、奥陶系石灰岩层溶隙溶洞承压强含水层组（H4）奥灰岩地层的分布区域很广，在井田范围内奥灰岩主要出露在井田东缘黄河、凿开河两岸，其岩性及地层组合较复杂，产状与井田区域地层产状基本一致。奥陶系石灰岩为一套碳酸盐岩。奥灰岩含水性通过综合分析，根据奥灰岩含水层段及其富水性强弱将井田内奥灰岩地层划分为9个含水性能不同的含（隔）水层段：峰峰组一段（G41），上马家沟组一段（G42），下马家沟组三段（G43），下马家沟组一段（G44）为相对隔水层段；峰峰组二段（H41），上马家沟组二段（H43）为岩溶裂隙强含水层段；上马家沟组三段（H42），下马家沟组二段（H44），与冶里一亮甲山组（H45）为岩溶裂隙弱含水层段。奥灰岩各含水层含水性不同，但构造断裂网络的连通使奥灰岩各含水层上、下沟通，形成由局部含水层与隔水层相间而组成的复合含水体。 奥陶系石灰岩的隔水性奥陶系石灰岩的隔水层段有峰峰组一段（G41），上马家沟组一段（G42），下马家沟组三段（G43），下马家沟组一段（G44）。其中只有峰峰组一段（G41）位于强含水层上马家沟组二段（G42）之上。其隔水性的强弱直接关系到上马家沟组二段（G42）强含水层对煤层开采时的威胁程度。本段（O2f1）厚5072.79m，岩性由泥灰岩、泥质灰岩、灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩和角砾状泥灰岩互层组成，裂隙不发育，多被泥质充填，透水性弱，具有一定的相对隔水作用，划分为隔水层。奥灰水补给、径流、排泄奥灰水的补给来源主要有大气降水、区域性侧向补给、地表水。奥灰水的排泄在韩城大断裂受阻而循环滞缓，部分沿此断裂破碎带上升到一定层位直接补给上盘透水层，最终排泄到黄河；井巷系统的奥灰出水点也是奥灰水的人工排泄渠道。3）矿井涌水量大小充水主要来源有三个方面，一是煤系地层中的砂岩裂隙水；二老窑积水，三是奥灰岩岩溶裂隙水。桑树坪矿井正常涌水量532 m3/h，最大涌水量589.7 m3/h。1.3煤层特征1.3.1煤层概况桑树坪井田总体构造格架为一走向NNE， 倾向N W的单斜构造， 煤层倾角38。主要含煤地层为上石炭统太原组和下二叠统山西组，共含煤十余层，可采煤层三层，分别为2号、3号及11号煤层。其中2号煤层属局部可采的极不稳定薄煤层，3号、11号煤层分别为主要可采的较稳定的厚及中厚煤层。表1-1 可采煤层厚度、间距及稳定性评价表煤层统计范围统计点数煤层厚度（m）煤层间距（m）Km%稳定性最小最大平均最小最大平均点数2号全井14301.700.706.1025.015.01250.4648.9不稳定3号全井1560.719.16.281.0044.1较稳定43.688.958.613211号全井1520.2410.03.370.9841.4较稳定1）2号煤层位于山西组中上部，为井田最上一层局部可采煤层，煤层厚度从0.182.45m，平均0.97m。结构简单，一般不含夹矸。南部较厚，北部较薄；中部较厚，浅部和深部较薄。虽不稳定，但在可采区范围内煤层厚度变化并不是很大。2）3号煤层3号煤层位于山西组中下部，煤厚0.220.4m，可采厚度平均为6.24m。煤层结构较为简单，不含矸的钻孔占66.0%，含一层矸者占22.0，含二层矸者占12，上层矸平均厚0.25m，下层矸平均厚0.34m。井田北部和南部煤厚相对较小，但变化幅度不大，煤厚比较稳定，井田中部煤层厚度较大，变化也大。属较稳定煤层。3）11号煤层11号煤层位于太原组中下部，为太原组唯一可采煤层。该煤层厚度大多在25m之间，比较稳定。11号煤层共含矸三层，上、下夹矸较普遍，中层夹矸零星分布。厚度变化不大，北部煤层稳定性好，南部差；深部和浅部煤层稳定性好，中部差。1.3.2煤层开采技术条件1）顶底板岩性特征1、顶板岩性特征3号煤层的主要顶板类型为泥岩、砂质泥岩顶板和粉砂岩顶板，局部为砂岩顶板。泥岩、砂质泥岩顶板一般厚13m，平均2.34m。具水平层理，节理、裂隙不发育，岩石不易破碎。粉砂岩顶板一般厚17m，平均4.72m，以粗粒粉砂岩为主，具斜层理及缓波状层理，结构致密，抗压强度为313338kg/cm2，抗拉强度120kg/cm2，抗剪强度230kg/cm2，普氏系数8.12。泥岩、砂质泥岩与粉砂岩顶板，比较坚固，易冒落，方便管理；砂岩顶板岩性坚硬，不易破碎，稳定性好。2、底板岩性特征3号煤层直接底板大多以石英砂岩为主，一般厚13m，粉砂岩底板为次，局部地带以黑色团块状构造的泥岩及砂质泥岩为主，偶见有炭质泥岩伪底。粉砂、细砂及中砂岩抗压强度641kg/cm2，抗剪强度251kg/cm2，吸水率0.32，普氏系数6.76。（插图1.3.）中国矿业大学2011届本科生毕业设计 第13页图1.3综合柱状图2）瓦斯矿井绝对瓦斯涌出量最小值4.10m3/min，最大值达23.00m3/min。相对瓦斯涌出量最小值17.1m3/t，最大值达53.3m3/t。瓦斯涌出量变化很大，为高沼气矿井。表1-2 桑树坪井田主要可采煤层自然瓦斯成分统计表埋深煤层100200200300300400CH4CO2N2CH4CO2N2CH4CO2N23号33.95（2）3.93（2）62.12（2）64.65（2）7.72（2）27.63（2）79.16（8）5.16（8）15.68（8）2） 煤的自燃及煤尘爆炸勘探结果表明，3号煤层存在煤尘爆炸性危险，且被鉴定为不易自燃发火煤层。表1-3 桑树坪煤矿勘探阶段煤尘爆炸性鉴定报告表煤层号采样地点工业分析（%）爆炸性试验爆炸性结论水分Mad灰分Ad挥发分Vdaf火焰长度公分岩粉量（%）3号89号孔1.6210.9414.041050有爆炸性危险3号桑树坪矿23.003060有爆炸性危险表1-4 桑树坪煤矿煤炭自燃倾向鉴定报告表项目煤层号鉴定单位：抚顺煤科分院采样日期：95年10月鉴定日期：95年11月采样地点水分%Mad灰分%Ad挥发分%Vdaf全硫%St,d真密度g/cm3TRD吸氧量ml/干煤自燃倾向等级3号平峒2306采面0.5411.9918.340.441.440.56不易自燃3号北二5306面0.7510.4517.380.221.440.67不易自燃3号南一3309面0.608.0517.351.421.420.88不易自燃3） 地温本区煤系及上覆地层平均地温梯度1.83/百米，恒温带深度38m，恒温带温度15。据此推测本井田内当煤层埋藏深度在800m左右时，有出现一级热害的可能。4） 其他有害气体11号煤层硫分含量高，在生产中可能产生大量H2S气体，应加强H2S的管理。3号未发现有害气体。6）地压本区煤层埋藏较浅，地压较小，无异常地压。1.4煤质、煤类与煤的用途1）可采煤层的煤质特征各可采煤层的煤质分析综合成果详见表1-5，1-6。表1-5 主采煤层煤质分析综合成果表煤层号原煤工业分析Mad(%)Ad(%)Vdaf(%)Qb，d(MJ/kg)Qb，ad(MJ/kg)Qnet，daf(MJ/kg)焦渣特征3号0.0112.97.4137.3812.0122.4822.2433.0316.9332.0331.0034.772-51.00(140)20.29(127)16.57(130)28.85(53)25.94(39)33.40(21)续表1-6煤层号精煤工业分析煤质牌号备注Mad(%)Ad(%)Vdaf(%)Y(mm)3号0.384.433.8115.1411.1718.53028.00SM、PM1.16(107)7.90(107)14.27(107)1.17(65)2）煤的变质程度及煤种牌号本井田的煤均以区域变质作用为主，全为高变质烟煤。变质程度具有由浅至深逐渐增加的规律，在垂向上和横向上均是如此。比如，2号煤层在井田西南浅部地区为瘦煤2号，中深部绝大部分地区为瘦煤1号，东北深部地区有少量贫煤存在。3号煤层在井田西南浅部地区以瘦煤1号为主，有少量瘦煤2号存在，其余井田大部分中深部地区全为贫煤。11号煤层基本上全为贫煤，仅在井田西南浅部有少量瘦煤1号存在。1.5煤质评价及其用途1、2号煤层该煤层属中-低灰、特低硫，粘结性好的煤种，灰熔点高，发热量大，可选性良好。其中瘦煤2号经铁箱测定，焦炭粒度、抗碎性、耐磨性均好。瘦煤1号煤质良好，同瘦煤2号一样，可作为良好的配焦用煤。井田深部的贫煤，按其指标，是很好的动力用煤。2、3号煤层该煤层属低-中灰、特低-低硫、灰熔点高，发热量大，可选性良好的煤种。浅部的瘦煤1号，经有关部门采样，按一定配比，与邻区的肥、焦煤掺合，进行半工业试验，可获得质量良好的冶金焦，因此，可作炼焦配煤。中深部的贫煤硫分低，发热量大，灰熔点高，灰分低至中等，是理想的动力用煤。如果条件允许，井田深部的高变质贫煤，尚可考虑作化工用煤。3、11号煤层该煤层属富-中灰、富硫-高硫、高灰熔点，高发热量煤种。中等可选易选。经洗选后，灰分和硫分均有所降低。但因硫分以有机硫为主，脱除率不高。因此，只能考虑作动力用煤，尤其适合火力发电。1.6煤层的风氧化情况在井田西南部的煤层露头处，各煤层均遭受了不同程度的风氧化，以至露头附近的煤层煤质变差，灰分、水分含量明显高于正常煤，而发热量明显低于正常煤。煤层露头附近小煤窑分布十分普遍，小煤窑破坏边界线一般均已位于正常煤层内，未专门圈定风氧化带界限。1.7煤的力学性质2003年，桑树坪煤矿委托陕西省煤田地质局综合试验室对桑树坪煤矿主采煤层进行了煤的力学性测试，其测试结果详见表1-7。表1-7 桑树坪矿煤的力学性质测试成果表地点南一采区3309（中）北部工作面运顺天然容重（g/cm3）干容重（g/cm3）孔隙率含水率(%)比重硬度1.361.348.21.021.464单轴抗压强度（mpa）天然抗剪指标天然抗拉强度（mpa）组平均C（mpa）组平均5.325.970.3436.00.1130.1725.480.1507.100.254地点平二采区2108回顺天然容重（g/cm3）干容重（g/cm3）孔隙率含水率(%)比重硬度1.501.483.30.471.534单轴抗压强度（mpa）天然抗剪指标天然抗拉强度（mpa）组平均C（mpa）组平均2.783.250.2036.50.1910.2683.410.2953.510.318地点平二采区好冀联巷天然容重（g/cm3）干容重（g/cm3）孔隙率含水率(%)比重硬度1.451.446.50.471.544单轴抗压强度（mpa）天然抗剪指标天然抗拉强度（mpa）组平均C（mpa）组平均1.601.960.3436.00.0530.0891.680.1052.600.109地点北一采区4320回顺天然容重（g/cm3）干容重（g/cm3）孔隙率含水率(%)比重硬度1.641.632.40.671.672单轴抗压强度（mpa）天然抗剪指标天然抗拉强度（mpa）组平均C（mpa）组平均2.182.270.2836.00.2390.3562.250.2652.370.564地点南一采区3313进斜平台天然容重（g/cm3）干容重（g/cm3）孔隙率含水率(%)比重硬度1.441.394.10.891.453单轴抗压强度（mpa）天然抗剪指标天然抗拉强度（mpa）组平均C（mpa）组平均3.403.760.4035.003830.4293.600