采矿工程毕业设计（论文）-郭家河煤矿2.4Mta新井设计（全套图纸）.docx

中国矿业大学2012届本科毕业设计 一般部分 中国矿业大学2012届本科毕业设计 第93页1矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1矿区交通地理位置郭家河井田位于陕西省麟游县北部，行政区划属丈八、招贤、天堂和两亭四个乡镇管辖。井田东西长约10.8km，南北宽约6.0km，面积约55.6km2，呈不规则矩形。井田东南距西安150km，其西有S210省道（宝鸡灵台）相通，距宝鸡二电厂80km，距宝鸡100km；中部丈八乡至麟游县及各乡镇有县级公路相通；东部阁头寺至崔木与S306省道（两亭麟游永寿）、312国道和福（州）银（川）高速公路相接。陇海铁路从矿区南侧东西向通过，宝鸡中卫铁路从矿区西侧南北向通过，在宝鸡市陈仓与陇海线相接，并在凤翔县长青镇设有编组站。凤翔至井田的矿区铁路已纳入陕西省“十一五”规划。总体而言，矿井交通条件尚属便利。矿井交通位置详见图1-1。全套图纸，加1538937061.1.2地形地貌和水文情况本井田位于页岭以北，属陇东黄土高原南部边缘地带，总的地形特征呈南高北低态势。南部页岭平均海拔1450m，最高海拔1528m(高庙)，北部山岭逐渐降低，平均海拔1300m，河谷最低，海拔1040m(岭家沟)。相对高差一般200m左右。本井田属沟岭相间的残塬沟壑梁峁相间复杂的地貌类型。复杂多样的地貌形态是由新构造运动和外营力作用造成的，表现为强烈切割，山川蜿蜒曲折，延绵不断。井田水系属泾河的三级支流，发源于页岭，自南而北汇入甘肃灵台县境内的达溪河。井田内较大的河溪有长益川、小庵川、郭家河，均处于各河溪之上游位置，河谷呈“V”字型，比降8.0%27.0%。属泾河的三级支流，发源于页岭，自南而北汇入甘肃灵台县境内的达溪河。1.1.3矿区经济状况麟游县隶属宝鸡市管辖，为全国重点贫困县。受自然条件制约，农村经济十分落后。当地群众多居于土窑洞，全县以农业、林业和牧业为主导经济，工业基础薄弱，矿产资源开发程度低，土地贫瘠，农业广种薄收，产量很低，加之伐木当薪，水土流失严重。农业生产在全县经济中占有重要地位，农业人口7.6万人，占总人口的86.8，耕地面积30.6万亩，宜林荒山130万亩，宜牧草坡70万亩，发展林牧业的条件得天独厚；粮食作物以小麦、玉米、高粱和薯类为主，经济作物有油菜、胡麻等。目前井田内无工业布局，也无生产矿井。可以预见，随着矿区煤炭资源的开发和利用，区内经济必将得到迅速发展，人文环境也会得到较大改善。1.1.4矿区电力供应永陇矿区位于陕西省宝鸡市北部，规划的麟游区位于麟游县境内。麟游县由于工农业发展落后，相应的电网比较单薄，但是其所属的宝鸡电网比较雄厚。宝鸡电网在岐山县雍城、扶风县段家镇分别设有330kV变电站。目前在在岐山县境内有岐山110kV变电站和祝家庄110kV变电站，在麟游县内有1座北马坊110kV变电站。根据宝鸡电力部门制定的永陇矿区110kV变电站电网规划方案，确定在麟游县郭家河煤矿工业场地新建1座区域性郭家河110kV变电站。本次矿井工业场地拟新建1座郭家河煤矿110kV变电站，矿井110kV变电站2回110kV电源均取自宝鸡电力部门规划的郭家河110kV变电站。2008年5月，陕西郭家河煤业有限责任公司与宝鸡供电局签署了供用电协议。图1-1矿井交通位置图1.1.5矿区的气候条件本井田地处西北内陆，属温带半湿润湿润季风气候区，立体气候显著，热量分布不足，干湿度变化明显，温差大，致使有些地区无夏季。四季分明，夏短冬长。春季冷热交替，多寒潮、霜冻、大雾天气；夏季凉爽，降水较集中，多大暴雨、冰雹并伴有大风；秋季气温下降迅速，多连阴雨、大雾；冬季干燥寒冷，多西北风，降水稀少。据麟游县气象局19602001年观测资料，区内年平均气温8.9，极端最高气温37.5，最低气温-22.1。多年平均降水量641.6mm，最大降水量987mm(1984年)，最小降水量374.5mm(1987年)。受海拔高度和植被的影响，海拔高度越高，降水量越大。每年自4月份开始，降水量迅速增加，10月份明显减少，7、8、9三个月相对多雨，历年410月年内降雨量292.6889.6mm，占全年降雨量的81.1%97.0%。1.1.6地震据历史资料记载，1555年至1920年，县域共发生地震七起，但强度不大，危害较轻，以小震居多。根据中国地震烈度区划图（GB183062001）,麟游县地震基本烈度为度。1.2井田地质特征1.2.1井田地质构造矿区地层区划属华北地层区鄂尔多斯盆地分区。根据地质填图及钻孔揭露，矿区地层由老到新有：三叠系、侏罗系、白垩系、第三系及第四系。永陇矿区位于鄂尔多斯盆地南部渭北挠折带北缘。鄂尔多斯盆地在晚三叠世从华北地台分离出来，形成一个独立的构造单元。渭北挠褶带属盆地级构造单元，根据石油系统划分意见，以蒿店御驾宫大断裂为界，以南称铜川凸起，以北称庙彬凹陷，属盆地级构造单元。庙彬凹陷又以构造特征及煤层发育程度的差别，进一步分为彬长坳陷与麟游折带，属盆地级构造单元，其界线东以太峪背斜为界，向西至阁头寺、两亭背斜一线。地层：井田内大部分地区被第四系黄土及第三系红土所覆盖，沿主要沟谷出露白垩系下统洛河组，仅在两亭折灵沟及阁头寺北菊花沟内出露侏罗系中统安定组。依据钻孔揭露及地质填图资料，井田内地层由老至新依次有：三叠系上统铜川组（T2t），侏罗系下统富县组（J1f）、中统延安组（J2y）、直罗组（J2z）、安定组（J2a），白垩系下统宜君组（K1y）、洛河组（K1l），上第三系（N）及第四系更新统（Q2-3）、全新统（Q4）由表1-1所示。现由老至新分述如下：1、三叠系中统铜川组（T2t）下部为灰绿黄绿色块状厚层状中、细粒长石石英砂岩，夹灰绿色灰色泥岩。上部为灰绿色中厚层状中、细粒长石石英砂岩与灰灰绿色粉砂岩、泥岩互层，向上渐以泥岩为主，夹灰黑色页岩与煤线，产软体动物及蕨类植物化石。2、侏罗系下统富县组（J1f）岩性多为紫杂色花斑状含铝质泥岩夹铝质粉、细砂岩，含菱铁质鲕粒。底部常见角砾岩，角砾成分多为三叠系砂岩及泥岩碎块，一般厚1020m，最大67.25m(5-4孔)。3、侏罗系中统延安组（J2y）表1-1 区域地层一览表地层系统代号厚度(m)岩性简述备注界系统组新生界第四系全新统Q4515m次生黄土，亚砂土及砂砾石层。分布现代河谷及一级阶地上中上更新统Q2+3最大厚度180m上部黄色粉砂质黄土，夹深褐色古土壤层，含钙质结核，下部为棕红色亚粘土与棕黄色亚粘土夹古土壤层。顶部510m为马兰黄土。分布广泛第三系上第三系N最大厚度150m底部为灰黄色砾岩，下部为棕红色粘土砂质亚粘土，含三趾马、鹿科、羚羊、原鼢鼠及哺乳动物化石，夹数层钙质结核层；上部为浅棕红色粘土或砂质粘土，具铁质薄膜。出露于沟谷中，横向变化大，随古地形而异中生界白垩系下统罗汉洞组K1lh厚度44m下部为灰紫色与灰褐色含砾粗砂岩，底部为黄绿色细砾岩；上部为褐紫色细砂岩与同色砂质泥岩互层。出露于普化河陕甘交界处以北以西华池组K1h最大厚度222.59m紫红色、紫灰色、灰绿色泥岩、砂质泥岩夹粉细砂岩。出露于大湾岭-两亭以北、普化河及烟筒沟西洛河组K1l最大厚度600余m下部为紫红色砂砾岩夹灰紫色砾岩，底部为一层厚数米的中粗粒砂岩与宜君组为界。上部为紫红色细中粒砂岩夹同色含砾粗砂岩或砾岩条带，具大型交错层理。分布于宜君组出露两侧地区。宜君组K1y最大厚度180m灰紫色巨厚层状巨砾岩。出露于五曲湾、青渠、良舍、北马坊、崔木、槐疙瘩梁两侧续表1-1地层系统代号厚度(m)岩性简述备注界系统组中生界侏罗系中统安定组J2a西部最大厚度204.48m。以紫红色泥岩、砂质泥岩为主，夹浅紫色中粗粒砂岩，富含钙质结核，底部为一巨厚层状含砾粗砂岩。出露于五曲湾、青渠窑、北马坊、澄铭窑、拜家河等地。直罗组J2z一般20m左右，最大76.63m。以灰绿色为主，夹暗紫色、蓝灰色泥岩、砂质泥岩及细中粒砂岩，底部为一层含砾粗砂岩与细砾岩。出露于五曲湾、青渠窑、北马坊、拜家河等地。延安组J2y最大厚度153.22m。下部为灰色铝质泥岩与厚煤层，底部发育不稳定厚砂岩；中部为灰色泥岩、砂质泥岩与灰白色砂岩夹炭质泥岩及薄煤层，上部为砂岩、泥岩。本组中、下部富含植物化石。出露较少，仅在五曲湾、青渠窑、北马坊、澄铭窑出露。下统富县组J1f最大厚度26.33m。杂色花斑状铝土质泥岩，底部多含有角砾。出露于五曲湾、青渠窑等地。三叠系中统铜川组T2t700m中、下部为灰绿色黄绿色巨厚层状细中粒长石砂岩，夹同色与紫红色泥岩、粉砂岩，含新芦木化石；上部为灰绿色中厚层状细粒长石砂岩与灰绿色粉砂岩、灰色泥岩、砂质泥岩互层夹煤线，含方鳞鱼、叶肢介及新芦木化石。出露于麟游、寒北沟、北马坊、澄铭窑、崔木槐疙瘩梁南北两侧沟谷中。延安组为含煤地层。岩性为灰深灰色泥岩、砂质泥岩、粉细砂岩与灰白色中粗粒砂岩互层，其中夹炭质泥岩及煤层。厚度095.58m(G15-4孔)，平均48.50m，与下统富县组呈平行不整合接触，或超覆于三叠系之上。4、侏罗系中统直罗组（J2z）根据岩性、岩相旋回分为上下两段：下段为泥质中粗粒砂岩夹砂质泥岩、粉细砂岩。颜色以灰绿色为主，多带黄绿色，底部为一层灰白色含砾中粗粒砂岩或细砾岩，特征显著，比较稳定，是划分直罗组与延安组界限的标志层。上段为砂质泥岩、泥质粉砂岩夹细中粒砂岩。颜色以灰绿色为主，常见杂色泥岩夹层，偶见泥质灰岩薄层，顶部较细，颜色较深。本组厚度5.6376.63m(G34-3孔)，平均39.44m。与下伏延安组呈平行不整合接触或超覆三叠系之上。5、侏罗系中统安定组（J2a）地表出露于折灵沟、菊花沟内。下部为暗紫红色砂质泥岩，夹灰绿色各种粒级的砂岩，底部为一层厚度较大的灰紫色含砾粗砂岩及细砾岩与直罗组为界；上部为紫红色泥岩、砂质泥岩，夹中粗粒砂岩及粉红色钙质泥岩，富含钙质结核。本组厚度73.15194.41m(X27号孔)，平均144.15m，下与直罗组平行不整合接触。6、白垩系下统宜君组（K1y）西部由外围的林家河依次向东出露于西川沟的毛鹿山、折灵沟沟口南北两侧及东部的菊花沟等地。为氧化环境下洪积相与河流相沉积。岩性为灰紫紫红色巨厚层状粗砾岩夹砂砾岩及粗砂岩薄层或透镜体。砾石成分以花岗岩为主，变质岩次之，含少量石英岩与石灰岩。砾径一般58cm，最大50cm以上，分选差，次园状，钙质胶结，坚硬。本组厚度不稳定，厚度6.48127.13m(G35-5孔)，平均37.84m。横向上，岩性与厚度变化较大，下与安定组呈平行不整合接触。7、白垩系下统洛河组（K1l）出露于各主要沟谷两侧陡坡地带，为干旱氧化环境下的平原河流相沉积。岩性为棕红色中细砂岩，夹同色砂砾岩及砾岩层。砂岩成分为石英、长石，分选较好，胶结疏松。具板状层理及大型交错层理，夹暗棕红色泥岩薄层，东北部的常村河见褐黄色与淡黄色砂岩。砾岩为巨厚层状粗砾岩。砾石成分与宜君砾岩相同，砾径较大，一般0.202m，分选极差，以次圆状为主，亦见次棱角棱角状者。砾石表面因砂泥质充填呈紫红色，胶结疏松。本组由南到北，厚度增大。由东往西，由南而北岩性变化大，一般向北向西，砾岩减少，向东向南，砾岩增多。地表呈峡谷或陡坎，厚35.83338.09m(C1号孔)，平均162.65m。常因相变与宜君组接触关系不清。8、白垩系下统华池组(K1h)出露于井田西部长益川。岩性为紫红色、紫灰色与灰绿色泥岩、砂质泥岩夹粉细砂岩，间夹蓝灰色，为黄褐色与紫杂色等，局部地段夹有巨厚层状中粗粒砂岩。泥质岩具水平层理及变形原理，见有龟裂纹，裂隙面有石膏薄层，为干旱环境下的湖泊相沉积夹河相沉积，地表出露可见厚度约30m。9、上第三系（N）全区广泛出露。岩性为浅棕红色亚粘土、粉砂质粘土，含钙质结核及石英小砾石、夹多层钙质结核层，底部有厚度不稳定的底砾岩沉积。区内无完整剖面，最大厚度127m，平均120m左右。下与各组呈不整合接触。10、第四系上更新统（Q2+3）分布广泛。岩性为浅棕黄色亚粘土及淡黄色砂质粘土，中下部夹有较密集的棕红色古土壤层，具直立性。本组顺山势南薄北厚，西薄东厚。南北向梁峁两侧，西薄东厚为其分布最大特点。厚度一般120180m，平均160m，不整合于各组地层之上。11、第四系全新统（Q4）为河流一级阶地、河漫滩冲积层及沟谷坡积层堆积物，厚度510m。井田内主要有阁头寺背斜、两亭背斜、菜子沟丈八沟向斜：阁头寺背斜位于井田南部，为阁头寺砚汪台背斜西段。轴部出露中侏罗统安定组，下白垩统宜君组平行不整合其上，向西倾伏。轴向呈北东东近东西向延伸至井田以外，北翼倾角变化大，东部34，中部10；南翼倾角516。两亭背斜位于本井田西南缘。地表见于西川沟、折灵沟，向西延伸至两亭。为大湾岭两亭背斜向东延伸部分。轴向北东，区内轴长5km。轴部出露中侏罗统安定组，下白垩统宜君组平行不整合其上，向西倾伏。北翼倾角58，南翼倾角23。在地震Pj1线、P10线、P1和P11上均有反映。呈两翼不对称的较宽缓背斜，其南翼宽缓而北翼较陡，最大幅度约300m。菜子沟丈八沟向斜位于阁头寺背斜与左家沟桑坪背斜之间，轴向近东西，轴部平缓。南翼倾角410，北翼倾角35。太贤以西，轴部收缩并呈北东向，在菜子沟斜坡一带地震Pj1线上有较明显的反映，呈两翼不对称的较宽缓的向斜，最大幅度约120m；太贤以东轴向转为近东西向，再向东经南兴室向古河道倾没。断层：地面白垩系地层中未见断层，本井田深部有断裂构造。本井田有一条大断层F1断层落差大于30m。其它小断层对于煤层开采没有影响本设计不考虑，根据控制程度划分，F1断层为较可靠断层。F1断层：正断层。位于测区东北部，由D6线、L4线、PL2y线、D7线、Lj6线和P4线控制，由2个A级断点、3个B级断点和1个C级断点控制，属于控制程度较可靠的断层。该断层延展长度约5052m，走向北西西，断面倾向SSW，倾角约为65，最大落差约40m。1.2.2水文地质永陇矿区处于鄂尔多斯中生代承压水盆地西南缘。盆地主体为白垩系下统(K1)、侏罗系(J)及三叠系(T)各粒级碎屑岩。地下水以砂岩承压水为主，松散层潜水次之。砂岩含水层主要有白垩系孔隙裂隙含水层及侏罗、三叠系裂隙含水层，分别构成承压水向斜与承压水单斜两类储水构造。井田水文地质条件:（1）地表水井田地表水均属泾河三级支流。较大的河溪自西向东依次为长益河、小庵川河、郭家河。均发源于井田南部，自南向北流出井田。长益河流量为0.0402 m3/s，小庵川河流量0.06586m3/s，郭家河流量0.0940 m3/s。以上河流均为常年流水，其它支流多为间歇性小溪，流量小而变化大。（2）含（隔）水层及其水文地质特征1、第四系全新统冲洪积层孔隙潜水含水层（）呈条带状展布于长益河、小庵川河及郭家河河谷中，厚015m。具典型的二元结构特征，上部以砂质粘土、粘土及粉砂为主，下部为含水的砂及砂卵砾石层。地下水水位埋深14m，含水层厚度34m。泉流量0.030.22l/s。水质类型HCO3CaMg型，矿化度0.50g/l，水温13。2、第四系中上更新统黄土孔隙裂隙潜水含水层（）分布广泛，谷地山坡均可见到，厚度因地而异，梁峁区510m，残塬区厚度大于150m。主要由黄土、砂黄土、古土壤组成，底部有一层厚度变化较大的砂砾石层，属孔隙裂隙含水层。于沟谷地带普遍出露，泉流量0.0081.0l/s。川道区水位埋深一般小于5m，含水层厚0.51.5m；梁峁残塬区水位埋深1054m，一般2030m，含水层厚1.510m。水质类型HCO3Ca，HCO3CaMg，矿化度0.4680.659 l/g，水温1216。3、第三系粘土隔水层段（）于梁峁残塬区广泛出露。厚度一般80m。上部为浅棕红色、棕红色粘土、亚粘土，致密，具团块状结构，并为Fe、Mn质所浸染，富含零散钙质结核，下部为棕红色粘土，钙质成份高，并含数层钙质结核层。总体而言，本层段岩性稳定，隔水性强，为勘查区松散岩类与基岩含水层之间的稳定隔水层。4、第三系砂卵砾含水层段（）断续分布于红土层底部，于沟谷中零星出露，一般厚度35m。岩性以浅棕色浅灰褐色半固结状中粗碎屑堆积物为主，形成弱的含水层。当底部有隔水层时，在沟谷中以泉的形式排泄于地表，泉流量0.070.033l/s，水质类型HCO3CaMg，矿化度0.482g/l，水温13。5、白垩系下统华池组相对隔水层()井田内无出露，钻探揭露厚度3072.91m。岩性以紫红色、灰紫色、灰绿色泥岩为主，夹砂质泥岩及粉细砂岩薄层。砂岩夹层在裂隙发育地段可形成局部含水层段，但富水性极其微弱。区外以往野外调查中见有泉点，流量0.03l/s。故可视为相对隔水层。6、白垩系下统洛河组砂岩孔隙裂隙含水层()全区遍布，于长益河、小庵川河及郭家河等较大河谷中广泛出露，其厚度分布规律总体呈东北薄而西南厚。西北及西南部一般厚度140240m，局部地段大于280m；东及东北部80120m。由各粒级砂岩、砂砾岩组成，以中粗粒砂岩为主要含水层段。泉流量0.041.00l/s，泉水水质类型HCO3CaMg，矿化度0.561g/l，水温13。据流量测井：X15号孔出水层段埋深101.40191.0m，单层厚度9.5011.10m，计3个出水层段厚32.40m；X27号孔出水层埋深56.60249.60m，单层厚度9.2013.84m，计5个出水层段厚56.14m。钻孔抽水试验：单位涌水量0.008990.0577l/sm，渗透系数0.01460.1098m/d，属富水性不均一的弱中等含水层。水质类型HCO3MgCaNa，HCO3MgNa，矿化度0.5280.533g/l，水温1415。7、白垩系下统宜君组砾岩裂隙含水层()井田内无出露。厚度不稳定，一般30m。岩性为紫杂色块状砾岩，砾石成份以石英、燧石为主，砾径37cm。砾石多为浑圆状，砂泥质充填，钙、铁质胶结。据邻区大佛寺井田钻孔抽水试验：单位涌水量0.0088l/sm，渗透系数0.020m/d，属富水性不均一的弱含水层。水质类型ClSO4Na，SO4Na，矿化度2.595.39g/l，水温1518。8、侏罗系中统安定组泥岩隔水层()井田内无出露。据钻探资料，厚度68.56194.41m。岩性为棕色、紫红色、灰绿色泥岩、砂质泥岩夹中粗粒砂岩，底部有一层厚度较大的浅紫色砂砾岩。泥岩、砂质泥岩含量50%90%，泥岩、砂质泥岩隔水层厚度90110m。据邻区钻孔抽水试验：单位涌水量00.000076l/sm，说明其含水甚微，故视为煤系与上覆白垩系之间的稳定隔水层。9、侏罗系中统直罗组砂岩裂隙含水层()勘查区内无出露，钻探揭露厚度一般30m左右。岩性上部为灰绿色、暗红色、紫灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩与中粗粒砂岩互层，下部为灰绿色中粗粒砂岩与砂质泥岩、粉砂岩互层，底部有一层巨厚层状黄绿色含砾粗粒砂岩。中粗粒砂岩百分比50%90%。邻区钻孔抽水试验结果：单位涌水量0.0026l/sm，渗透系数0.00829m/d，属富水性微弱的含水层。水质类型SO4Na，矿化度20.45g/l。10、侏罗系中统延安组煤层及其顶板砂岩含水层()勘查区内无出露，钻探揭露厚度一般4050m。含水层为3煤及其老顶中粗粒砂岩、砂砾岩。中粗粒砂岩及砂砾岩含量50%70%。砂岩含水层厚度2030m。据钻孔流量测井结果：出水层段埋深462.80512.30m，出水层段厚度7.509.90m，计有3个出水层段总厚24.90m。抽水试验结果：单位涌水量0.001925l/sm，渗透系数0.003260.0064m/d，属富水性极弱含水层。水质类型ClNa，矿化度3.674g/l，水温18。11、侏罗系下统富县组泥岩隔水层()地表未见出露，仅个别钻孔中钻遇该层，发育不稳定，厚度026.33m。岩性多为紫杂色花斑状含铝土质泥岩，夹有角砾薄层，局部地段为褐灰色含钙质泥岩，隔水性能良好。12、三叠系上统铜川组砂岩裂隙含水层()地表未见出露，钻探揭露最大厚度257.01m，未见底。岩性上部为紫色泥岩，浅紫色粉细砂岩，灰白色细粒砂岩与中粒砂岩互层，中夹灰绿色中粗粒砂岩。据区域资料为富水性微弱的含水层。地下水补给、迳流及排泄条件:井田各类地下水，因所处地形地貌、含水层岩性等水文地质条件差异，其补给、径流及排泄条件明显有别。（1）松散层地下水河谷川道区松散层潜水，主要由大气降水和下伏基岩地下水补给，近河地段与河流地表水有互补关系，即洪水期河水补给地下水，枯水期地下水补给河水。黄土梁、峁地区，补给方式为大气降水的垂直渗入。梁峁区地形破碎，坡降大，降水多由地表流失，渗入补给量甚微。地下水流向基本与地形坡向一致，即由分水岭地段流向沟谷，最终汇入河流。由于自然地理条件差异，地下水局部流向变化较大。塬边部沟谷发育，含水层被切穿而形成各塬块相对独立的水文地质单元，地下水流向除遵循总的迳流趋势外，尚由塬中部向周边沟谷呈放射状流动。总体而言，由于地形破碎，地势高低悬殊，松散层地下水具有迳流途径短，水循环交替强烈，矿化作用弱的特点。除河漫滩及阶地区地下水以补给地表水的方式排泄外，梁峁区地下水，均以泉的形式排泄于沟谷为主要排泄途径。（2）白垩系砂砾岩地下水勘查区白垩系砂砾岩含水层，系区域性白垩系承压水盆地西南边缘组成部分，呈现为一开启型含水构造。地下水补给来源以区域侧向迳流为主，大气降水次之。地下水迳流方向受地质构造及地形地貌条件控制，具多向性。侵蚀基准面以上地下水，一般由地势较高的分水岭地带向沟谷方向运移，以泉的形式排泄。深层地下水受区域水动力场控制，总体呈由南西而北东缓慢运移，向区外黑河、泾河排泄。（3）侏罗系砂岩及煤系裂隙水侏罗系砂岩及煤系裂隙水，受埋藏条件和地质构造控制。浅循环带以补给区与排泄区均在浅部为特征，补给区居地形较高的露头地带，排泄区居低凹地段，高处地段获得降水及地表水入渗补给，向低凹处运移，低凹处则以盈溢形式向外排泄。深循环带地下水则通过裂隙向深部运移，随埋深加大而迳流趋于滞缓。水文地质勘探类型:井田内处于半干旱气候带，年降水量中等而相对集中，无较大的地面水体。除沟谷中基岩局部出露外，大部分地段为第四系黄土和第三系红土所覆盖。地形地貌、水文气象等自然地理条件，与地层、构造等地质因素，有利于地表迳流形成，而不利于地下水的补给。含水层裂隙不甚发育，埋藏较深，各含水层段之间因泥岩及砂质泥岩等隔水岩层普遍发育而水力联系甚微。因而，地下水赋存及储运条件不良。煤层下伏岩层含水微弱，可视为相对隔水层。煤层直接充水含水层为侏罗系中统直罗组砂岩裂隙含水层(IX)，以及侏罗系中统延安组煤层及其顶板砂岩裂隙含水层(X)，充水方式为顶板进水。各直接充水含水层埋藏深，裂隙不甚发育，补给来源缺乏，导水性差，迳流滞缓，富水性微弱，易于疏干。综上所述，勘查区水文地质勘探类型属以裂隙充水为主，水文地质条件简单类型，即“二类一型”。4、矿井涌水量：根据地质报告分析矿井先期开采地段正常涌水量为260.42 m3/h，全矿井正常涌水量1039.43 m3/h，全矿井最大涌水量1351.26 m3/h。以此作为矿井水害防治及矿坑废水排放处理设备选型的依据。1.2.3其它有益矿物各阶段对煤层顶底板及夹矸采样分析，锗（Ge）、镓(Ga)、铀（U）、铝（Al）含量低，无工业价值。1.2.4地质勘探程度2008年6月陕西省煤田地质局一八六队、陕西省煤田地质局一三一队、陕西省煤田地质局物探测量队编制完成了陕西省黄陇侏罗纪煤田永陇矿区郭家河井田勘探地质报告。2008年8月国土资源部矿产资源储量评审中心对勘探报告进行了评审以国土资矿评储字2008127号提交了“关于陕西省黄陇侏罗纪煤田永陇矿区郭家河井田勘探地质报告矿产资源储量评审意见书”。国土资源部以国土资储备字2008136号批复了“关于陕西省黄陇侏罗纪煤田永陇矿区郭家河井田勘探地质报告矿产资源储量评审备案证明”。矿井勘探程度满足矿井设计和开发的要求。本井田勘查程度为勘探。查明了井田构造形态，查明了各可采煤层的层位、层数、厚度和可采范围及变化规律；详细叙述了井田内各可采煤层的煤质特征、工艺性能及其变化情况，确定了煤类；查明了井田水文地质条件和开采技术条件。1.3煤层特征1.3.1煤层延安组按沉积特点及含煤性分为三段，郭家河井田主要发育第一段和第二段，第三段在井田东部及中部个别钻孔可见。其中第三段含1#煤层，第二段含2#煤层，第一段含3#煤层。1#、2#煤层为不可采煤层，3#煤层为全部可采煤层。井田内主要可采煤层3#煤层倾角较缓，大部分区域煤层倾角在6以下，倾角在612分布范围较小。井田内煤层，参照煤炭资源地质勘探规范说明，1、2煤层不可采，无开采价值，3#煤层为全部可采，为主要可采煤层(见表1-2)。对3#煤层陈述述如下：1.3.2煤层顶、底板顶板：3#煤伪顶主要分布于井田中东部，其它地区分布零散。厚度一般小于1.0m，中部局部地段厚度1.01.5m，为砂质泥岩、泥岩。井田内东北部及中部局部地段，煤层直接与砂表1-2煤层特征表含煤段煤层编号见煤点(个)可采点(个)煤层厚度(m)含煤面积（km2）可采面积（km2）可采性第一段310010055.6055.60全部可采岩老顶接触，直接顶砂泥岩则普遍发育。伪顶厚度薄，稳定性差，随着煤层开采而冒落，属不稳定岩体。直接顶砂泥岩呈互层状产出，属稳定性较差的岩体。老顶砂岩一般为中等稳定岩体。底板：煤层伪底根土岩及砂质泥岩，呈孤岛状零散分布，厚度一般0.5m左右。井田内北部局部地段，煤层直接与老底砂岩接触。直接底砂泥岩及铝质泥岩普遍发育，其厚度在井田内中部及与东部局部地段1015m，其余地段一般小于5m。煤层底板砂质泥岩、铝质泥岩及粉砂岩，为稳定性较差岩体。1.3.3煤质煤的物理性质：本井田煤层属低变质烟煤，物理性质相似，煤层物理性质见表1-3。由表可见，煤层的物理性质为黑色，内生裂隙不甚发育，裂隙被方解石脉或黄铁矿薄膜填充。3#煤层为条带状，线理状，似均一状结构。层状构造，具贝壳状、阶梯状断口。煤岩特征宏观煤岩组分：宏观煤岩组分：3#煤层以亮煤、暗煤为主，夹镜煤条带。煤层局部丝炭比较富集，呈薄片状或细条带状夹于其它组分之中。宏观煤岩类型：3#煤层以半亮型煤为主，其顶部为半暗型煤，底部为半暗、暗淡煤。表1-3煤层的物理性质煤层物性3#煤颜色黑色条痕棕色光泽沥青结构条带状、均一状、线理状构造层状内生裂隙(条/cm)7-10/5断口贝壳状、阶梯状火焰焰长、烟浓、微膨不膨视密度1.50真密度1.59普氏硬度系数1.09岩石类型半亮、半暗型显微煤岩组分：煤层的显微结构具有多种类型，主要有条带状、透镜状、细条带状、线理状等。煤的化学性质和工艺性能：煤的工业分析和元素分析可以近似地反映煤层有机物和无机物的化学性质。煤层性质分析成果详见表1-4。表1-4煤层工业分析主要指标表煤层号原煤工业分析浮煤工业分析Mad(%)Ad(%)Vdaf(%)St,d(%)Qgr,d(MJ/kg)Qnet,d(MJ/kg)Mad(%)Ad(%)Vdaf(%)GRI3煤3.0912.648.35(49)7.9528.6816.22(49)26.2640.3634.40(44)0.072.260.56(49)20.4127.9426.37(17)20.9128.0825.42(49)1.6510.456.37(49)4.269.306.15(49)26.8740.3134.41(49)0(22)煤灰成分：煤层煤灰成分以二氧化硅为主：煤层含量平均44.63%。次为三氧化二铝：，煤层含量平均16.89%；三氧化二铁：煤层含量平均7.62%；氧化钙：煤层含量平均19.94%；三氧化硫含量较少，煤层含量平均4.81%。煤层煤灰成分综合平均值见表1-5。表1-5煤层煤灰成分综合统计表煤层煤灰成分测定%煤灰熔融性SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOSO3TiO2K2ONa2ODTSTFT3煤44.637.6216.8919.941.604.811.180.380.98121712561304工艺性能：发热量：煤的灰分和水分的影响，将综合反映在发热量的高低上，因此发热量是评价动力用煤的重要指标，本井田煤层干燥基高位发热量(Qgr,d)平均值在25.7526.37MJ/kg之间，依据国家GB/T15524.3-2004评价,属高热值煤。煤层干燥基低位发热量 (Qnet,d)平均值为24.9825.42%MJ/kg，煤层的浮煤干燥基高位发热量(Qgr,d)平均值为30.0130.62MJ/kg。可磨性：煤的哈氏可磨性指数是评价粉煤锅炉用煤成粉难易程度的重要参数。该指标与煤的细度、水分和粒度等有关。本井田煤层原煤哈氏可磨性指数平均值为62%70%，属中等可磨性煤。煤灰熔融性：本井田煤灰软化温度(ST)综合平均值12561278，为中等软化温度灰，3#煤层主要为中等软化温度灰，次为较低软化温度灰。粘结性与结焦性：煤层粘结指数(GRI)为0，原煤焦渣特征为12，浮煤大部分样点焦渣特征为23，说明勘查区煤层粘结性、结焦性差。热稳定性：井田煤层613mm粒度空气干燥的煤样在850电炉中加热30分钟测得大于6mm残焦占各级残焦重量(TS+6)为62.3%66.9%，属较高热稳定性煤。煤对CO2反应性：反应性随着温度的升高而增大，850时，反应性平均值为19.7%20.6%；950时反应性平均值为46.8%47.5%；当温度上升到1100时其反应性平均值为85.9%88.6%。低温干馏（焦油产率Tar,d）：煤层焦油产率变化大3.8%10.4%之间，综合平均值7.0%，属含油煤。半焦产率(CR,ad)综合平均值73.3%74.7%。1.3.4瓦斯瓦斯成分及含量测定结果详见表1-6。 3#煤层瓦斯成份主要为甲烷及氮气。有效控制深度363.15702.13m，甲烷成分最高值63.78%(X10孔)，最高含量3.38ml/gdaf(G16-4孔)。瓦斯成分及分带的平面特征为：井田内大范围面积为氮气沼气带，只是在本井田中北部个别样点甲烷含量低，为瓦斯风化带范畴，形成小面积二氧化碳氮气带。瓦斯含量的基本规律：随着煤层埋藏深度的加深而增大，瓦斯变化梯度为，煤层埋深每增加100m，瓦斯含量相应增加0.610.66ml/gdaf。上述资料说明本井田钻孔中煤层瓦斯含量较低，但根据邻近彬长矿区实际生产过程中的瓦斯涌出量变化情况表明，本矿井瓦斯涌出量有增加的可能，因此矿井在生产过程中应加强瓦斯预测预报工作，根据瓦斯涌出变化情况，采取切实可行的防范措施。表1-6煤层瓦斯成分及含量 项目煤层CH4Ml/gdaf最小最大平均（样数）自燃瓦斯含量测定汇总表CH4最小最大平均（样数）CO2最小最大平均（样数）N2最小最大平均（样数）3#煤0.063.381.29(33)2.7463.7825.83(33)1.1212.054.40(33)31.6394.0369.82(33)1.3.5煤尘及煤的自燃煤尘：本区煤层煤尘爆炸试验结果详见表1-7。表1-7煤尘爆炸试验成果表煤 层孔号火焰长度(mm)岩粉用量(%)爆炸结论3#煤G5-228068有爆炸性G33-340075有爆炸性X1035075有爆炸性X1040075有爆炸性X1035070有爆炸性X1840070有爆炸性X1840070有爆炸性试验结果表明，煤层测试的火焰长度280400mm，岩粉用量68%75%，均属有爆炸危险的煤层。煤的干燥无灰基挥发分(Vdaf)产率与固定碳(FCdaf)之比(爆炸性指数)远远大于10%的界线，表明井田煤尘均有爆炸性危险。煤的自燃倾向性：本区煤层自燃倾向试验结果详见表1-8。表1-8煤层自燃倾向试验成果表煤层孔号原样着火点()氧化样着火点()还原样着火点()T等级结论3#煤G5-236232137453很易自燃G6-438137739114不易自燃G33-337735738225易自燃G34-338135138938易自燃试验结果表明，井田煤层T大部分为2559，属易自燃很易自燃煤层。麟游北马坊煤矿井下煤堆放及采空区310个月即发生自燃发火。2井田境界与储量2.1井田境界郭家河井田位于陕西省宝鸡市麟游县北部，属陕西省黄陇侏罗纪煤田永陇矿区麟北区。井田北部与丈八井田相邻，西部以长益川为界与园子沟勘查区相邻，南部、东部外围均属规划的麟游区2号勘查区。井田地理座标为：东经10731471074200，北纬344800345222。开采深度由900m至600m，井田走向长度为5.08-9.8km，平均走向长度为7.54km，倾向宽为2.38-6.00km，平均为4.26 km，井田内主要可采煤层3#煤层倾角较缓，大部分区域煤层倾角在6以下，倾角在612分布范围较小，煤层平均倾角为6，井田东西长约10.8km，南北宽约6.0km，面积约55.6k m2，呈不规则矩形。2.2矿井储量计算1.根据永陇矿区郭家河井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算；2.依据煤炭资源地质勘探规范关于化工、动力用煤的标准：计算能利用储量的煤层最低可采厚度为0.8m，原煤灰分不大于40%。计算暂不能利用储量的煤层厚度为0.70.8m；3.依据国务院过函（1998）5号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批复内容要求：禁止新建煤层含硫份大于3%的矿井。硫份大于3%的煤层储量列入平衡表外的储量；4.储量计算厚度：夹石厚度不大于0.05m时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度；5.井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法。6.煤层容重：3#号煤层容重为1.50t/ m3。2.2.1矿井工业储量矿井工业储量是指在井田范围内，经地质勘探，煤层厚度和质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚。据已勘探的煤种以贫煤为主，原煤最高灰分（Ad）40%，原煤最高硫分（St,d）3%，由表2-1知最低可采厚度为0.8m。表2-1 储量计算厚度、灰分指标储量类别能利用储量尚可利用储量煤的种类炼焦用煤非炼焦用煤褐煤炼焦用煤非炼焦用煤褐煤最低可采厚度/m缓斜煤层（0-25）0.70.70.80.50.60.7倾斜煤层（25-45）0.60.70.70.40.50.6急斜煤层（45）0.50.60.60.40.40.5最低灰分%4050本次储量计算是在精查地质报告提供的1：10000煤层底板等高线图上计算的，储量计算可靠。3#煤层采用块段法计算工业储量地质块段法就是根据一定的地质勘探或开采特征，将矿体划分为若干块段，在圈定的块段法范围内可用算术平均法求得每个块段的储量。煤层总储量即为各块段储量之和，每个块段内至少应有一个以上的钻孔。块段划分如图2-1所示图2-1块段划分根据煤炭工业设计规范，求得以下各储量类型的值：1、矿井地质资源量矿井地质资源量可由以下等式计算： （2-1）式中：矿井地质资源量，Mt；煤层平均厚度，m；煤层底面面积，m3；煤容重，t/ m3。将各参数代入（2-1）式中可得表2-2，所以地质储量为：374.36（Mt）表2-2 煤层地质储量计算煤层块段倾角/()块段面积/km2煤厚/m容重/t/m3储量/Mt煤层总储量/Mt3#A6.013.984.51.594.37374.36B1.914.644.51.598.82C4.712.734.51.585.93D3.914.114.51.595.242、矿井工业储量根据钻孔布置，在矿井地质资源量中，60%探明的，30%控制的，10%推断的。根据煤层厚度和煤质，在探明的和控制的资源量中，70%的是经济的基础储量，30%的是边际经济的基础储量，则矿井工业资源/储量由式计算。矿井工业储量可用下式计算： （2-2）式中 矿井工业资源/储量；探明的资源量中经济的基础储量；控制的资源量中经济的基础储量；探明的资源量中边际经济的基础储量；控制的资源量中经济的基础储量；推断的资源量；可信度系数，取0.70.9。地质构造简单、煤层赋存稳定的矿井，值取0.9；地质构造复杂、煤层赋存较稳定的矿井，取0.7。该式取0.8。（Mt）（Mt）（Mt）（Mt）（Mt）因此将各数代入式2-2得：（Mt）2.2.2矿井可采储量矿井设计资源储量按式（2-3）计算： (2-3)式中矿井设计资源/储量断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建筑煤柱等永久煤柱损失量之和。按矿井工业储量的3%算。则：（Mt）矿井设计可采储量式中矿井设计可采储量；工业场地和主要井巷煤柱损失量之和，按矿井设计资源/储量的2%算；C带区采出率，厚煤层不小于75%；中厚煤层不小于80%；薄煤层不小于85%。此处取0.75。则：（Mt）2.2.3工业广场煤柱根据煤炭工业设计规范不同井型与其对应的工业广场面积见表2-3。第5-22条规定：工业广场的面积为0.8-1.1平方公顷/0.1 Mt。本矿井设计生产能力为240 Mt/a，所以取工业广场的尺寸为400m600m的长方形。煤层的平均倾角为6，该处表土层厚度为100-200m，中部较薄在50m左右。主井、副井，地表建筑物均布置在工业广场内。工业广场按级保护留维护带，宽度为15m。本矿井的地质条件及冲积层和基岩层移动角见表2-4。表2-3 工业场地占地面积指标井型（万t/a）占地面积指标（公顷/0.1 Mt）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.8表2-4 岩层移动角广场中心深度/m煤层倾角煤层厚度/m冲击层厚度/m125064.516045707070由此根据上述以知条件，画出如图2-1所示的工业广场保护煤柱的尺寸：由CAD图量出的梯形工业广场的面积别是：1444580 m2S3煤=1444580/cos4=1448108 m2则：工业广场的煤柱量为：Z工=SMR式中： Z工-工业广场煤柱量，Mt； S -工业广场压煤面积，m2；M -煤层厚度，3#煤4.5 m；R -煤的容重, 1.5t/