采矿工程毕业设计（论文）-凌志达煤矿150万ta新井设计.docx

太原理工大学继续教育学院毕业设计采矿工程专业目 录第一章 井田概况及地质特征4第一节 矿区概况4一、矿区地理位置及交通条件4二、矿区工农业生产建设概况4三、矿区电力供应基本情况4四、矿区水文简况4五、矿区地形与气象5第二节 井田地质特征7一、井田所属位置7二、井田勘探程度7三、地质层位概述7四、井田煤系地层主要地质构造11五、水文地质条件12第三节 煤层的埋藏特征15一、煤层的赋存特征15二、煤层的围岩性质20三、煤的品种和性质21四、煤的工业用途27五、地质勘探程度及存在的问题27第二章 井田境界与储量28第一节 井田境界28一、井田境界28二、四邻关系28第二节 地质储量的计算29一、矿井地质资源量29二、矿井工业资源量31三、矿井设计资源量31第三节 矿井设计可采储量的计算31一、设计可采储量31二、安全和保护煤柱32第三章 矿井工作制度及生产能力34一、矿井工作制度34二、矿井设计生产能力34三、矿井服务年限35第四章 井田开拓36第一节 井田开拓方式的确定36一、井田开拓条件36二、矿井开拓方式的确定37三、井筒用途、布置及装备40第二节 矿井基本巷道41一、井底车场形式的选择41二、主要开拓巷道42第五章 准备方式-采区布置44第一节 煤层地质特征44第二节 采区布置及生产系统45一、矿井达到设计产量时采区个数、位置45二、采区巷道布置45三、采区生产系统46四、采区内巷道掘进方法46五、采区及工作面回采率48六、采区采掘比例关系及掘进率49七、生产时主要材料消耗指标49第六章 采煤方法50第一节 采煤工艺方式50一、采煤工艺50二、采煤工作面设备选型50三、工作面回采方向与接替53四、工作面参数及生产能力53五、回采工艺54六、采煤生产工艺过程55七、回采工作面劳动组织和正规循环作业55第二节 回采巷道布置58一、回采巷道布置方式58二、首采工作面位置58三、回采工作面巷道布置58四、支护参数设计58五、支护工艺58六、支护工艺要求58第七章 井下运输62第一节 采区运输设备的选择62一、工作面及顺槽运输设备选型62二、顺槽胶带机选型计算原始资料62三、顺槽胶带机选型计算62四、大巷胶带机选型65第二节 采区辅助运输设备的选择65第八章 矿井提升68第一节 主提升设备68一、概述68二、主斜井提升设备68三、架空乘人装置72第二节 副斜井提升设备74一、设计依据74二、设备选型75第三节 提升机电控系统80一、控制系统80二、信号系统80第九章 矿井通风与安全81第一节 矿井通风系统选择81一、矿井通风类型的确定81二、主要通风机工作方法的确定81三、采区通风系统81四、回采工作面通风系统81五、主要通风设施82第二节 采区及全矿所需风量82一、采煤工作面需要风量计算83二、掘进工作面风量计算85三、独立通风硐室风量86四、其它用风地点风量86五、矿井需要风量计算86六、风量分配87第三节 全矿通风阻力的计算87一、确定矿井通风容易时期和困难时期87二、矿井通风最大阻力路线87第四节 通风机选型90一、通风机选型90二、通风机选型计算90第五节 安全生产技术措施92一、通风瓦斯防治措施92二、火灾防治措施93三、粉尘防治措施94四、水灾防治措施94五、顶板防治措施95第十章 技术经济指标及环境保护97第一节 设计矿井基本技术经济指标97第二节 环境保护98一、大气污染防治措施98二、水污染防治措施99三、噪声污染防治措施100四、固体废物防治措施100五、地表塌陷治理101六、水土保护防治措施101第一章 井田概况及地质特征第一节 矿区概况一、矿区地理位置及交通条件山西凌志达煤业有限公司位于长子县城东南约20km处，行政区划隶属长子县色头镇管辖。井田南部跨越高平市境内。其地理坐标为:东经11253291125700；北纬355440355651。 本区运输条件便利。太（原）焦（作）铁路从井田西侧通过，凌志达煤矿现有铁路专用线从太焦铁路东良田车站接轨，铁路专用线长度为8.8km，专用线等级为工业企业I级，铁路运输方便。在公路运输方面，长（治）晋（城）公路从井田西侧通过，公路运输也非常便利。凌志达煤矿通过崔色线与旧207国道相接，崔色线为4级公路，长度6km，矿区东部有一条砂石路与崔色线相连通往煤场，长度1km。除上述主要交通之外，该区尚有简便公路支线通至各地。矿井交通位置图详见图1-l-l。二、矿区工农业生产建设概况山西省区位于古文化发源地，区域文化历史悠久，历史文明古迹随处可见。煤炭开发前，该区主要以农业为主，主要为玉米、谷子等农作物。农业人口平均收入不足2000元/年，是一个文化底韵深厚，但经济欠发达地区。长治市距离该矿仅40km，是全国著名的适宜人口居住的十大魅力城市之一。长子县以农业为主，农作物以玉米、谷子、小麦、高粱、大豆、薯类为主，经济作物有油料、麻皮，甜菜、药材等，近年来又发展了蔬菜、果类和养殖业；矿产资源有煤、铁、硫铁矿等；工业生产有煤炭、机械、电力、化肥、建筑材料、炼铁、印刷、皮革等。随着改革开放，国家经济复苏，尤其是近年来煤炭形势好转，该区煤炭企业蓬勃发展，煤的深加工和其他煤类产品企业也接踵而至，带动了地区经济的腾飞。目前人均收入以是以前的3倍以上。地区经济以不再是自给自足的小农经济，而是向着工业化迈进。三、矿区电力供应基本情况凌志达煤矿供电方案已由长治供电分公司批复，改造矿井现有35kV变电站，两回路电源分别引自大堡头220kV变电站和东田良35kV变电站的35kV侧，井下采用6kV双回路供电，地面采用380V和220V供电。可以满足本矿井新增负荷要求，电源可靠，完全满足该矿井的安全生产需要。四、矿区水文简况井田中部为一分水岭，其南北两侧布满南北向冲沟。北部属浊漳南源陶清河水系，南部属丹河水系。区内主要河流为北部的鲍寨河，由西向东流入陶清河，河水流量2.3898.960 L/s。雨季时最大洪水位可高出河床约2m。区内植被发育，水系纵横，泉水出露较少，其出水量随季节性变化，仅少量为常年性泉水，一般流量小于0.5L/s。井田地层结构较复杂，多数地段构造条件简单，工程地质条件较简单。井田含水层除深部奥陶系灰岩富水性强外，其余均属弱含水层。综合分析，井田水文地质条件属简单类型。五、矿区地形与气象矿区位于长治盆地东南边缘山区，地貌单元属低中山区。中部为一近东西向延伸的分水岭，为高平市、长子县自然分界线。在分水岭两侧的次级山梁和沟谷走向近南北向。地形最高点位于分水岭上的南宫山顶，海拔高程为1276.40m，最低点位于南部许家村附近，海拔高程为980m，一般高程1100m，最大相对高差为296.40m。矿区南部张家山、申家庄、河西村一带为一低洼小盆地，地形高程9501000m。井田北部庄里村、鲍寨村、色头村为一近东西向由鲍寨河河谷及阶地组成的开阔地，地形高程1000m左右。矿区总体地形特征为中部高、南北低。矿区位于盆地和山区过渡地带。属大陆性气候。由于受山谷冷空气影响，日温度变化较大，日差约1015，早晚凉，中午温热。年平均气温为9.4，夏季在57月间，最高气温为32.834.7，7月份平均气温约23，每年11月至次年2月为冬季，最低气温为-17.3-19.6，1月份平均气温为-6，冻土期、积雪期多集中在13月份，冻土深度为3762cm，年平均降雨量为533mm，大部集中在7、8、9三个月内，且多暴雨，春冬干旱，最大月平均降雨量为192.6mm，霜冻期为10月上旬次年4月，无霜期160170天。年平均蒸发量为1550mm，最大月蒸发量为每年56月间，达210360mm，最小为121月间达2550mm。46月份为多风季节，多西南风，12月份多西北风。最大风速为14m/s，一般为68m/s。本区属大陆性温带气候区，地表水不发育，奥陶系以上地下水富水性一般较差，水文地质条件简单。地貌类型属低低中山区，冲沟发育，地形变化较大。井田地层结构较复杂，多数地段构造条件简单，工程地质条件较简单。当地主要人类工程活动是开采煤层，局部少量采铁与建筑石块。区内仅有少数环境污染现象。井田地表大部为黄土覆盖，经长期冲刷切割，呈现为低山丘陵地貌。纵观井田，沟谷纵横，梁峁绵延，地形比较复杂。地表都为第四系黄土覆盖，山西组、太原组含煤地层均隐伏于地表以下。凌志达煤矿 图1-1-1 凌志达煤矿交通位置图 比例尺：1:70万第二节 井田地质特征一、井田所属位置井田位于沁水块坳的东翼，晋获褶断带的西侧，区域地层总体走向北北东，倾向北西西，倾角一般为10左右，区域构造总体形态为单斜构造，地层由东向西依次出露有奥陶系、石炭系、二叠系地层，第三系、第四系松散沉积物广泛覆盖于各时代地层之上。井田出露地层主要有二叠系山西组、下石盒子组、上石盒子组及第四系松散沉积物。地层总体产状为走向北北东，倾向北西西的单斜，产状较为平缓，但又因受局部南北向挤压应力作用，形成一些波状起伏方向多变的大致近北东向或近东西向的小型褶皱构造，即井田南北两侧发育着比较大的近东西向许家向斜和鲍寨向斜；而井田中部为相对隆起的宽缓的近东西向的若干个不明显的次一级的背向斜构造。二、井田勘探程度1、详细查明了井田内地质构造及煤层起伏变化，认为井田构造简单，发育有小型褶皱。2、详细查明了井田内主要可采煤层（15号）的层位、厚度、结构、分布范围、煤质特征和变化，并确定了煤类。3、详细查明了井田水文地质条件，评述了矿井充水因素，并预算了矿坑涌水量。水文地质类型总体属简单型；矿井充水因素主要为顶板冒落导水裂隙带裂隙水、含水层地下水、生产井及老窑采空区地下水等，预测全区矿坑涌水量正常值为330m3/h，最大值为440 m3/h。4、对井田内15号煤层的顶底板工程地质特征，瓦斯含量及成分、煤的自燃趋势、煤尘爆炸性、地温变化、环境地质及开发经济意义等均作了较详细的了解及评价。井田工程地质类型总体属第三类简单型；地质环境属第三类（地质环境质量为良）；瓦斯为低瓦斯矿井，瓦斯分带属氮气沼气带，瓦斯含量1.103.65ml/g；15号煤层为容易自燃煤，煤尘无爆炸性；地温属正常区。该报告已经达到精查深度，扩区虽然没有地质报告，但该区面积小，且规划后期开采，对矿井建设影响不大，因此，现有地质报告基本能够满足编制设计的要求。三、地质层位概述井田内地层总体分布特征受上述构造因素的控制，即王家庄村、西沙院一带出露比较老的山西组（P1s2），西沙院有3号煤层出露，西部庄里村一带及高山梁上分布着较新的上石盒子组第二水平（P2s2）、第三段（P2s3）。下石盒子组（P1x）及顶部的“桃花泥岩”标志层则分布在山梁南北两侧的半山坡，露头好，标志层清楚。第四系黄土层主要分布在平地，少部分布在半山坡的平缓地带。现根据地质填图及钻孔资料，将本区地层由老至新分述如下：1、奥陶系中统峰峰组（O2f）仅见于钻孔中，岩性为深灰色厚层块状石灰岩，质地较纯，顶部具角砾状构造，并含方解石细脉和浸染状黄铁矿，钻孔最大揭露厚度22.28m（ZK2-1）。2、石炭系中统本溪组（C2b）厚度为022.00m，平均8.04m，岩性为灰色铝土质泥岩，具鲕状结构，有滑感。底部含黄铁矿、菱铁矿细粒和结核，局部富集成山西式铁矿，厚度变化不大，一般西厚东薄，自北向南尖灭，与下伏峰峰组地层呈平行不整合接触。3、石炭系上统太原组（C3t）厚度为99.25139.11m。井田东南部外围局部出露，是本区主要含煤地层之一。由于沉积时地壳周期性升降，海水时进时退，因而形成了一套具有明显韵律旋廻海陆交替相沉积。本组主要化石为纺锤蜓、希瓦格蜓、石炭皱戟贝、印脉羊齿等。根据沉积旋廻、岩性组合特征及含煤性，自下而上可划分为C3t1、C3t2、C3t3三个岩性段。1）第一岩段（C3t1）K1砂岩底至K2灰岩底，由石英砂岩、泥岩、砂质泥岩及煤层组成，顶部含15号、14号煤层，是一套稳定的海进等程序沉积，本段厚10.1734.96m，平均20.37m，自下而上岩性组合为： 中细粒砂岩（K1）深灰浅灰色，中薄层状，局部相变为泥质粉砂岩或粉砂质泥岩，砂岩分选中等，硅质、钙质胶结，坚硬，常含黄铁矿细粒，厚05.82m，平均2.08m。 泥岩及黄铁矿泥岩黑色，局部夹灰岩透镜体、薄层细砂岩、铝土质泥岩、薄煤层，含植物化石，含浸染状黄铁矿及菱铁矿细粒或鲕粒集合体，局部富集成扁豆状矿体。厚1.1427.88m，平均12.88m。 15号煤层黑色块状，厚2.566.00m，平均厚4.22m，夹有14层夹矸（炭质泥岩或泥岩），属结构复杂的稳定可采煤层，也是主要的勘探对象。 黑色泥岩厚02.36m，平均0.93m。为15号煤层的直接顶板，常含炭质及植物化石。此层自北向南有变薄或尖灭的趋势，致使14号煤层与15号煤层合并为一层。14号煤层黑色块状，厚00.90m，平均0.41m，不含夹矸，局部达可采厚度。 2）第二岩段（C3t2） K2灰岩底至K4灰岩顶，由砂质泥岩、薄层砂岩、34层石灰岩及数层薄煤层组成，是一套多旋廻结构的海陆交替相含煤地层。厚29.0364.81m，平均37.68m，岩性组合自下而上为： 灰黑色石灰岩（K2）中厚层状，层厚5.278.39m，平均6.78m。富含黑色燧石结核及条带，并富含蜓科和腕足类化石，为14（15）号煤层顶板。此层灰岩层位稳定，岩性及厚度变化不大，是对比地层和煤层的良好标志层。 灰深灰色泥岩厚5.8911.43m。平均9.26m，含炭质及植物化石，中、上部常夹薄层砂岩，顶部含13号煤层，煤层厚00.56m，平均0.32m。井田内基本稳定，但不可采。 灰色厚层石灰岩（K3）厚1.704.03m，平均3.41m。含燧石结核和泥质灰岩夹层，并含丰富的海相生物化石，为13号煤层顶板。本层全区稳定，是良好的标志层。 灰深灰色泥岩、粉砂质泥岩夹砂岩厚015.10m，平均8.44m，上部含12号煤层，厚00.61m，平均0.30m。 深灰色中粒砂岩厚012.80m，平均8.00m。泥质胶结，夹薄层细砂岩，顶部含11号煤层，厚00.45m，平均0.15m。 深灰色厚层石灰岩（K4）厚03.24m，平均1.79m。质不纯，含泥质，富含长身贝等海相动物化石，较为稳定。3）第三岩段（C3t3）K4灰岩顶至K7砂岩底。由厚层砂岩、泥岩、灰岩及薄煤层组成。是一套含两个旋廻结构的海陆交替相含煤沉积。厚38.5071.91m，平均59.00m。其自下而上的岩性组合为： 深灰色粉砂质泥岩、泥岩互层夹薄层细砂岩厚3.1010.20m，平均8.59m。顶部含9号煤层，厚01.25m，平均0.37m，局部达可采厚度。 灰白深灰色中粗粒长石石英砂岩砂岩分选性差，成熟度低，碎屑矿物呈棱角状，泥质硅质胶结，具大型斜层理，层位稳定，但厚度变化大，厚0.4019.50m，平均9.20m。与下伏地层界面清晰，多呈侵蚀冲刷接触，向上过渡为砂质泥岩。 灰色泥岩、粉砂质泥岩互层厚4.0023.10m，平均13.25m。见植物化石碎片，局部夹砂岩薄层，含黄铁矿结核。含8号及7号煤层；8号煤层厚01.15m，平均0.34m。较稳定，局部达可采厚度。7号煤层厚00.40m，平均0.06m。 深灰色厚层石灰岩（K5）厚3.607.79m，平均5.38m。含燧石结核和条带，质不纯，顶部常含泥质，过渡为泥质灰岩，为7号煤层顶板。此层灰岩全区稳定，厚度、岩性变化不大，是良好的标志层。 深灰色粉砂质泥岩 厚4.0023.00m，平均10.40m，局部夹砂岩薄层，上部含6号煤层，厚00.35m，平均0.02m。 灰色中厚层中粒长石石英砂岩厚013.85m，平均6.50m。分选差，泥质胶结。 灰黑色泥岩厚06.00m，平均1.60m。含植物化石，顶部为5号煤层，厚00.80m，平均0.04m。 灰黑色燧石灰岩（K6）底部为褐灰色泥质灰岩，含海相生物化石，中、上部为含泥质、硅质灰岩或硅质岩，少见化石，质地坚硬而性脆。全层厚0.163.92m，平均1.41m，为5号煤层顶板。十分稳定，是地层对比和煤层对比的良好标志层。 灰黑色泥岩薄层状，有时稍含粉砂和黄铁矿细粒，含植物化石，厚07.25m，平均2.67m。变化不大，层位稳定。4、二叠系下统山西组（P1s）本组与太原组形成环境不同，是一套陆相含煤岩系，厚41.5260.70m，平均51.14m。与下伏地层连续沉积，整合接触。主要化石有：中国瓣轮叶、舌形贝、羊齿类等。岩性自下而上为： 浅灰色、灰白色长石石英砂岩（K7）细中粒结构，含暗色矿物，泥质胶结，分选中等，具缓波状斜层理，厚0.502.17m，平均1.39m。 灰黑色粉砂质泥岩薄层状，厚05.65m，平均2.44m。下部含粉砂少量；上部含炭质及植物化石，偶尔夹煤线。 黑色含炭质泥岩 厚06.03m，为3号煤层的直接底板，含植物化石。 3号煤层黑色块状，厚0.205.12m，平均厚3.66m。常含12层夹矸，夹矸厚0.020.20m，属结构简单、层位较稳定的可采煤层。 灰黑色粉砂质泥岩厚015.86m，平均7.56m，含炭质及植物化石。 灰白浅灰色中粗粒长石石英砂岩碎屑成分主要为石英，其次为长石，并含煤屑、云母片及泥质包裹体，分选性中等，泥质、钙质胶结。此层砂岩为河流相沉积，底板凹凸不平，有明显的向下侵蚀作用，局部地段成为3号煤层的直接顶板，厚10.0033.00m，平均14.7m。井田内十分稳定，可作对比煤层的标志层。 深灰灰黑色泥岩全层厚1323.60m，一般厚18m左右。含粉砂质，含植物化石，中部常有一层细中粒长石石英砂岩，较为稳定，上部及中部是1号、2号煤层的赋存部位。2号煤厚00.80m，平均0.30m，为较稳定煤层；1号煤厚00.75m，平均0.13m，为不稳定煤层。 5、二叠系下统下石盒子组（P1x）厚57.8085.27m，一般厚75m左右。下部为灰白黄绿色中粒长石石英砂岩及砂质泥岩，并夹泥岩或薄煤线；中部为砂质泥岩夹砂岩；上部为砂质泥岩及铝土质泥岩，底部砂岩中常含铁质晕圈，多呈球状风化；顶部“桃花泥岩”含铁质鲕粒，风化后呈小孔洞，色泽鲜艳，分界清楚，是划分上下石盒子组，对比和预测3号煤层见煤深度的良好标志。整个下石盒子组地层岩性由粗到细粒度韵律明显。本组主要化石为羊齿类。与下伏山西组连续沉积，整合接触。 6、二叠系上统上石盒子组（P2s）广泛分布于井田内各个山梁，出露厚200余米。上石盒子组地层按岩性组合特征可划分为三个岩性段（P2s1、P2s2、P2s3），井田内仅出露有P2s1和P2s1两个岩性段。 第一岩段（P2s1）厚140.20m，下部为黄绿色、杏黄色夹紫红色砂质泥岩、泥岩及砂岩；底部常为一层不太稳定 的黄绿色中粒砂岩，碎屑成分以长石、石英为主，含岩屑成分高，有时见铁质鲕粒和泥砾，可做辅助标志层；中部为黄绿色砂岩夹砂质泥岩；砂质泥岩中见锰铁矿透镜体或结核；上部为杏黄色砂质泥岩夹紫色泥岩，并见数层不稳定的砂岩。本段地层以下石盒子组“桃花泥岩”的顶面为标志，与下石盒子组分界，呈整合接触。 第二岩段（P2s2）岩性为杏黄色、暗紫色砂质泥岩夹砂岩，底部以一层中粗粒长石石英砂岩与第一岩段分界。本段地层区内大部分被剥蚀，局部地方残留厚度仅4050m。 7、第四系中更新统离石组（Q2l） 厚020m，一般厚11m。主要岩性为浅红色亚砂土，常含钙质结核，夹古土壤层，底部有时见砂、砾石，与下伏地层呈不整合接触。 8、第四系上更新统马兰组（Q3m）厚022m，一般厚10m。主要岩性为浅黄、黄褐色亚砂土及亚粘土，局部夹钙质结核，与下伏中更新统为渐变接触。 9、第四系全新统汾河组（Q4f）厚010m，一般35m。主要分布在鲍寨河河谷。以细砂、砂土、砾石为主，是一套近代河床沉积物。四、井田煤系地层主要地质构造井田位于晋获褶断带以西，即沁水块坳东翼。井田内地层总体构造为走向北东，倾向北西的单斜构造，倾角一般在25之间。其总体构造线方向与区域构造方向基本一致，由于受局部构造的影响，尚发育有走向北东东或近东西向宽缓的波状褶皱构造，这些构造在局部地段方向发生偏转与区域构造不太协调。井田西界大致以庄头断层为界，该断层规模较大。井田内断裂构造不发育，仅发育有小的陷落柱构造，现将区内主要构造叙述如下：1、褶皱构造 许家向斜位于井田南西部，于许家村中部通过，向斜中部由第四系黄土覆盖，南北两翼出露地层有上石盒子组和下石盒子组地层，向斜两翼基本对称，向斜两翼地层倾角在79之间，ZK4-1和ZK4-2孔位于向斜的槽部，该向斜向南西倾伏，轴迹延伸方向为5080，区内延长约1500m，向南西延出井田外。 小南沟背斜位于井田中西部，于小南沟村北约50m处通过，背斜轴向为北东80左右，轴部由ZK2-5和ZK2-1孔控制，该背斜东起ZK2-1孔，西至庄头断层，长约1800m，该背斜向西倾伏，背斜两翼基本对称，两翼地层倾角一般为23，在背斜西端两翼地层产状略陡，倾角为35，出露地层主要为P2s1，在ZK2-1孔东出露有P2s2地层，小南沟村附近被黄土覆盖。2、断裂构造庄头断层位于原凌志达井田的西部边缘，断层走向为北东1525，断层面倾向北西，倾角为7075，断距约190230m之间，由ZK1-4和ZK1-9孔控制，ZK1-9孔在465.45468.40m处见断层角砾岩，断层角砾岩由泥岩、灰岩等组成，泥质胶结，胶结程度较高，岩心呈短柱状或块状，ZK1-4孔施工在断层东盘（下盘），两孔间距约为150m，3号煤标高分别为679.76m和882.82m，考虑到地层产状，该断层落差约为200m。原详查资料反映，断层断距在80120m之间，与本次控制断距相差约80100m，但根据区域资料反映该断层断距向南逐渐变小，向北逐渐变大，向南延入望云井田，向北延入慈林山井田。3、柱状陷落根据采掘及原详查资料，结合本次工作，区内发现有四个椭圆形柱状陷落，编号为X1X4，其中X1和X2陷落位于井田中北部第一勘探和第二勘探线之间，分别位于ZK2-3北东方约500m、350m处。X1长轴直径约100m，X2长轴直径约70m。X3和X4位于井田的南部，其中X3长轴直径约350m，X4长轴直径约250m，陷落柱内为“桃花泥岩”及上石盒子组地层，倾角陡达5080，陷落柱周围地层产状平缓，为下石盒子组地层，落差约5080m。另外，一水平开采过程中，发现了10个陷落柱，直径20-300m，作为15号煤层推断的陷落柱。综上所述，本井田构造复杂程度属简单类型。五、水文地质条件1、水文地质概况本区处于沁水盆地中南段，区域地貌以低低中山区为主，高平、晋城、长子一带为新生代断陷盆地。盆地周边广泛出露奥陶系三叠系地层，但不同地区有异，断陷盆地内新生界地层发育。地表水系在丹珠岭以南属黄河流域的丹河水系及沁河水系，以北属海河流域浊漳河南源水系，其地表分水岭大致呈东西向展布，并经由井田以东的羊头岭西南部郎公山一线的山梁地带。井田附近区域发育有许河、鲍寨河等丹河与浊漳河南源水系的支流或次级支流水系，这些河流在旱季一般水量不大，至雨季水量增多，其上游水系延伸至本井田的洪流沟谷之中。井田附近区域主要出露第四系、二叠系地层，石炭系及其以下地层为隐伏地层。按含水介质的不同，含水地层可综合划分为松散岩类、碎屑岩类、碎屑岩夹碳酸盐岩类及碳酸盐岩类不同类型的含水岩组。2、水文地质条件井田位于沁水盆地中南段晋获褶断带以西。地貌类型为主要由二叠系地层构成的构造剥蚀低山低中山山区，地形最高点位于分水岭上的南宫山顶，海拔高程为1276.40m，最低点位于南部许家村附近，海拔高程为980m，一般高程1100m，最大相对高差为296.40m，地形起伏较大，沟谷切割较深。区内水系以鲍寨河为主，其它基本上均属大小不一的基岩或黄土冲沟，由于大面积开采上部3号煤之故，旱季一般无水，仅在很少的局部有小股流水，雨季在少数冲沟之中有小溪流淌。鲍寨河的区内河段为该河流的上游，仅在庄里村东600多米处以西有水，水量很小，至凌志达煤矿大门口段漏水干沽，以东由凌志达煤矿、鲍寨煤矿等排水形成河流，一般流量大于1000m3/d。井田内的地表水体，仅有微型的鲍寨村西鱼池与南部的许家村东侧的微型水库，其水量均极小，此外，位于井田西南角600余米外的堡头村东侧有一小水库，调查时（2007年4月）库存水量不足20000m3。区内稍大沟谷内的最高洪水位一般高出沟底河床1.53m。主要含水层为： 第四系松散沉积物孔隙潜水含水层区内第四系松散沉积物含水层分布较少，主要为沿少数较大沟谷底部分布的全新统及上更新砂、砾石层与亚砂土层，厚度变化较大，在0.015m之间，中更新统及坡梁地带的上更新统地层一般为透水不含水层或弱含水层，含水层水位埋深为0.787.45m之间，富水性弱中等。区内目前此类民井部分已掩埋。据调查，目前民井主要分布在鲍寨河谷内，出水量约为0.0412.78 l/s，一般情况为靠近季节性河床民井出水量较大，远离时出水量则较小。据该井田1985年详查报告资料，矿化度为479690mg/l，水质类型以HCO3Ca型水为主。水位、水量随季节动态变化幅度较大。 二叠系上统上石盒子组砂岩裂隙含水组上石盒子组在区内出露较普遍。含水层岩性主要为中、细粒砂岩。地表出露及浅部含水层地下水以潜水为主，富水性弱，动态变化显著。直接接受大气降水补给，以下降泉的形式排泄出地表，埋藏较深且无地下3号煤采空区地段的含水层中地下水具承压性，其动态变化幅度相对较小。据调查，该类地表井泉较少，且主要分布在3号煤采空区以外地带，井泉涌水量随所处地貌及所处构造部位不同而异，旱季涌水量在0.0140.325 L/s之间，水温为911，矿化度小于500mg/l，水质类型为HCO3Ca型水。 二叠系下统下石盒子组、山西组砂岩裂隙含水组该含水组仅出露于井田东部，主要岩性为泥岩夹砂岩煤层，为区内主要可采煤层3号煤矿坑的主要充水来源。含水组除浅层风化带外，裂隙一般不发育，故其一般富水性弱。据本次工作调查资料，地表井泉很少，主要分布在井田东南部，井泉涌水量为0.0160.10l/s。水温812，水质类型为HCO3K+NaCa型或HCO3CaMg型水，另据井田详查报告资料，钻孔单位涌水量0.00470.025l/sm，渗透系数为0.00570.0397m/d（抽水试验资料）。根据目前本井田3号煤生产情况来看，该含水组富水性受构造因素制约具明显不均匀性，少数地段富水性增强，如井田西南部坑道（距庄头断层较近）矿坑涌水量大幅度增加，即可证明这一点。 石炭系上统太原组灰岩、砂岩岩溶裂隙承压水含水组井田内太原组地层埋深数10米至300余米。含水层为以灰岩为主，砂岩次之，其间夹厚度不等的泥岩隔水层，将含水层分隔成层状分布且近似独立的含水体。据钻孔岩心观察，含水层中岩石具有陡倾角裂隙（部分有充填现象），灰岩中岩溶不发育，但钻进至太原组中下部灰岩时，常有冲洗液消耗量突然增大或全部（如ZK16、23、51孔等）漏失的现象，水位标高917.15958.18m，富水性具有不均匀特点。据本次勘探ZK2-3孔抽水试验资料，钻孔单位涌水量仅为0.06310.065L/sm，渗透系数为0.13020.1561m/d，含水层为弱富水性。水温16，矿化度809mg/l，总硬度158.9mg/l，水质类型为HCO3K+Na型水。 奥陶系中统灰岩岩溶承压水含水层井田内奥陶系灰岩尤其是正常的区域岩溶含水层埋深较大。主要接受区域奥灰岩溶水的侧向补给。据区域水文地质资料，一般奥陶系顶部灰岩富水性很弱。上马家沟组中、下部一般岩溶裂隙较发育，富水性较强，但往往也出现较大差异。据本井田凌志达煤业有限公司院内水源井在上马家沟组及下马家沟组上部含水层抽水试验资料，水位降深6.50m，涌水量为 9.306 L/s，单位涌水量为1.432 l/sm（富水性强），岩溶水位标高为641.19m，埋深411.81m，水质类型为HCO3SO4CaMg型水，总硬度498mg/l，PH值7.41。井田东距晋获褶断带长治大断裂约6.5km，岩溶水文地质单元位于延河泉域东北部与辛安泉域移动性分水岭以南，据收集近期延河泉域岩溶水位等值线图（2003年）、辛安泉域岩溶水取水工程及开发利用分布图（2005年）区域岩溶水文地质资料，井田内岩溶水流向南东，至区外团池一带转向南西，与区域岩溶水汇合后，往延河泉方向迳流排泄。主要隔水层为： 本溪组及太原组底部泥岩、铝土质泥岩隔水层该隔水层位于15号煤层之下，其厚度为18.1133.04m，平均厚度为 22.63m。该层中裂隙一般呈闭合状且不发育，在奥灰岩溶水与15号煤之间起到良好的隔水作用。 石炭系、二叠系灰岩、砂岩含水层层间泥岩隔水层该隔水层岩性为泥岩、粉砂质泥岩、铝土质泥岩等，其单层厚度相差悬殊，最厚可达20m左右，呈层状分布于各灰岩、砂岩含水层之间，岩石裂隙多呈闭合状且一般不发育，阻隔或减弱了各含水层相互间的水力联系。3、地下水的补给、径流、排泄及水力联系区内地下水以大气降水作为补给的主要形式，其补给条件受地形、岩性、植被、构造及目前3煤采空区的分布等因素的影响，也与有效降雨量及延续时间有关。一般来说，暴雨对地下水补给不利，长时间的中、小雨极有利于地下水的补给。植被发育地段，具有好的蓄水性，可增大降水入渗量。降水的延续时间则是地下水能否获得补给的重要因素。由于区内降雨主要集中在79月份，因而地下水也具有“集中补给，常年消耗”的特征。在非煤层采空区地表，第四系或基岩地下水也可接受上方由泉水转化成的地表水的补给。从目前整个井田来看，地下水排泄主要有三种方式：一是蒸发作用；二是矿山（煤矿为主）排水作用；三是泉水排泄；另外，尚存在局部沿陷落柱向下排泄。因目前区内泉水分布较少，且均为小泉，尤其是在旱季难以在地表形成有一定规模的水流，故沟谷或河流排泄作用已属次之。应该指出，上部裂隙水、泉水、矿坑排水等在地表水与地下水之间的补给与排泄方面，有着密切的相互转化的内在联系。区内地下水位基本上与地表分水岭一致，地下水的径流运动特征主要表现为：一是由分水岭地段向两侧低洼沟谷方向运动；二是与岩层产状有关，沿倾向顺层径流。4、矿床水文地质类型区内15号煤层是以其上灰岩、砂岩为主要充水含水层的岩溶裂隙充水矿床。井田内断层不发育，构造条件较简单。据ZK2-3孔抽水试验资料，太原组含水层单位涌水量为0.06310.0650l/sm，渗透系数为0.13020.1561m/d。矿床最低侵蚀基准面及矿井最低排泄面位于当地侵蚀基准面与地下水位之下，充水含水层埋深不等，富水性较弱，井田内地表水不发育，排泄畅通，深部充水含水层之间水力联系及地下水补给条件较差。第四系主要分布在井田北、东北及南部地带，一般厚度不大（015m之间），局部最大厚度可能30m左右。区内奥陶系中统灰岩岩溶水位标高为641m左右，低于15号煤层底板标高。但区内局部存在少数陷落柱，15号与3号煤矿坑顶板冒裂带可相互连通，并与基岩风化裂隙带产生联系，使降水及3号煤矿坑水等在部分地段对15号煤矿坑产生充水影响。由此分析15号煤矿床水文地质类型总体属简单类型。5、矿井充水因素分析（1）邻近矿井充水特征井田内仅有东部边缘的山只岭煤矿目前开采15号煤层。本次工作对该矿水文地质工程地质情况进行了较为详细的调查访问，现将其矿井充水特征简述如下：山只岭煤矿2006年开始生产，现日产煤350t左右。矿坑充水含水层为煤层之上太原组的灰岩及砂岩，充水方式主要为沿矿坑顶板岩石裂隙滴水，部分地段可见淋水或小的股状出水点，井筒涌水自含水层岩石裂隙流出沿井壁进入井下。部分地段矿坑围岩呈潮湿状，目前正常矿井涌水量为67.5m3/d左右，最大涌水量90m3/d左右，季节性动态变化不大。（2）矿坑充水因素分析依据井田水文地质条件对本次勘探对象15号煤矿坑充水因素分析如下： 充水来源及其影响程度a.大气降水、地表水对矿坑充水的影响井田内15号煤层埋深为120m至400m左右不等。15号煤层开采后，导水裂隙带在部分地段可能与3号煤矿坑顶板冒裂带，甚至与第四系松散层及基岩风化带接触。此类地段的大气降水、季节性地表水及上部矿坑水将与15号煤矿坑之间产生水力联系，从而对矿坑产生充水影响。b.冒落导水裂隙带裂隙水对矿坑充水的影响矿坑顶板冒裂带将沟通其发育范围内的各含水层，与其有关的各类地下水可通过冒裂带向矿坑充水，为矿坑充水的主要来源。c.构造对矿坑充水的影响区内断层不发育，但井田西缘发育有庄头断层。局部发育一些陷落柱，具有导水作用，生产过程中应对已查明与未发现的断层及陷落柱可能对矿坑产生的充水影响予以注意，如在陷落柱或断层附近采煤时留设保安煤柱等。d.井筒水对矿坑充水的影响井筒开凿将揭露煤层之上的所有含水层，地下水将沿井筒流入矿坑，是矿坑充水的来源之一。e.生产井及老窑对矿坑充水的影响山西凌志达煤业有限公司煤矿3号煤已开采数十年，形成大面积采空区。尚有井田内的色头村煤矿、井田北东、东部和南部边缘或相邻地段也有不少地方煤矿，这些煤矿都有一定规模的采空区。由于大部分煤矿3号煤尚在生产和不断排水，空区内并非全部大量充水，相当一部分属于有水流出状态。但在3号煤停采与停止排水条件下，采空区冒落导水裂隙带水位以下部分，将由矿坑充水通道转化为真正意义上的含水层（带），逐渐积蓄一定量的地下水，顶板冒裂带一旦与其沟通，就可能造成突水事故。如王家庄煤矿（开采3号煤）在19811983年间发生过数次突水事故，造成有人员伤亡。矿山生产过程中，应高度警惕采空区地下水对矿坑充水的影响，按照先探（水）后采（煤）、探采结合的方针，切实做好防水工作，防止突水事故的发生，保证矿井及人员安全。 矿坑充水通道据井田水文地质条件分析，矿坑充水通道主要为矿坑之上的岩石裂隙、冒落导水裂隙带、井筒。另外，区内存在已发现或未查明的陷落柱或小断层，是另一类矿坑充水通道。 奥灰水对矿坑充水的可能性井田内区域奥灰岩溶含水层水位标高641m左右，原井田范围内15号煤层底板最低标高742m（据底板等高线图）普遍低于15号煤层底板。因此，不存在奥灰水对15号煤层底板突水而形成矿坑充水的可能性。西部扩区待地质报告完成后，重新评价。6、矿井涌水量（1）矿井充水及水文地质边界条件矿井位于山区的地表分水岭及其附近地段，微地貌类型包括有山梁、斜坡及沟谷，构造条件简单，除东北部鲍寨河河道内排放有矿坑水外，地表水不发育。15号煤矿坑充水来源主要是大气降水、3号煤矿坑积水及太原组含水层地下水，充水方式是通过岩石裂隙、陷落区与矿坑顶板冒裂带及井筒等进入坑道，水文地质条件总体属简单类型，局部属中等类型。根据现有资料，井田西缘庄头断层起码在部分地段的断层东侧为阻水性边界，东、南、北部总体均视为无限边界。由于井田范围较大，涌水量预测时对于采用西侧为隔水边界的半无限边界时，在适用条件上不太适合，故使用分析计算法预测时采用了承压无压水的无限边界条件。水位降深以煤层底板平均标高为最低水位边界。（2）矿井目前开采状况下的涌水量据调查2004年2007年矿井涌水量资料，该矿井涌水量在每年的13月份为低谷期，最小为114m3/h，46份呈缓慢增加趋势，一般在140160m3/h之间，79月增幅明显增加，其中前两个月涌水量多在200 m3/h左右，9月份多在220 m3/h以上，10月份涌水量出现高峰值，最大为241m3/h。可见矿井涌水量高峰值出现在雨季后1个月左右。（3）矿井涌水量预算 计算方法与公式选择井田矿坑涌水量预算分为先期开采地段和全区两个预算区，根据初步拟定的井田先期开采地段和全区的平面特征，并考虑预算的合理性，分别按近似长方形和不规则形矿坑系统（假想大井），采用水文地质比拟法与分析计算法相结合，选择不同的计算公式进行矿坑涌水量的预算与对比。水文地质比拟法（富水系数法）计算公式： Q=Q0F0 F （1） Q= Q0P0 P （2）分析计算法计算公式：Q= 1.366KM（2S-M）/lgR0r0 （承压无压水） （3）式中：Q本井田矿坑系统涌水量（m3/d） Q0类比矿井目前矿坑涌水量（m3/d） F矿坑系统面积（m2） F0类比矿井目前矿坑系统面积（m2） S本井田矿坑排水设计平均水位降深（m） P本井田设计生产能力 (t/d) P0类比矿井目前生产能力(t/d) K渗透系数（m/d） M含水层厚度（m） R0大井引用影响半径(m) r0大井引用半径（m） 类比矿井水文地质条件利用水文地质比拟法预测矿坑涌水量时，以山只岭煤矿作为类比矿井。该矿位于本井田东侧，开采15号煤层。据调查该矿3号煤矿井后期矿坑涌水量不大。15号煤矿井现处于初始开采阶段，矿坑顶板冒裂带的发育尚未完成，矿井涌水量也处于较小阶段。目前矿坑面积约120000m2，充水含水层主要为15号煤层之上的灰岩及砂岩裂隙含水层。充水形式为沿顶板岩石裂隙及井筒进入矿坑。矿坑最大涌水量为90m3/d，正常涌水量约为67.5m3/d。山只岭煤矿与本井田水文地质条件基本相似，具有可比性。 计算参数的确定渗透系数K：据本井田ZK2-3孔抽水试验资料，太原组含水层渗透系数为0.1434m/d。地下水位：采用太原组含水层静止水位标高算术平均值作为相应矿坑系统涌水量预算的水位标高。含水层厚度M：采用各钻孔中开采后所形成冒落导水裂隙带高度内灰岩、砂岩厚度之和的平均值作为相应矿坑系统涌水量预算的含水层厚度。导水裂隙带高度Ht：按建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程推荐的公式计算，最大为51.1m。地质报告按GB12719-91矿区水文地质工程地质勘探规范附录F中的经验公式确定： Ht= 100M2.4n+2.1 +11.2。式中：Ht冒落导水裂隙带高度（m） M累计采厚（按包括煤层及夹层在内的总厚度）（m） n煤层采掘分层数（一次性采全高，n值取1）。设计矿坑系统面积F：采用资源储量计算确定的面积，F=13934277m2。大井引用半径 r0：矿坑形态按不规则形，假想大井引用半径按公式r0=0.565F 确定， r0=2109.07m。大井影响半径R：按R10SK 计算确定。大井引用影响半径R0：按R0R+r0予以确定。设计平均水位降深S：采用区内所测含太原组含水层静止水位标高平均值减去钻孔15号煤层底板标高平均值之差，作为相应矿坑系统的设计疏干水位降深。本井田矿井设计生产能力P。类比矿井目前生产能力P0，类比矿井山只岭煤矿。类比矿井目前矿坑系统面积F0及矿坑涌水量Q0：采用山只岭煤矿调查资料，该煤矿目前矿坑系统面积F0为120000m2，矿坑最大涌水量为90m3/d，正常涌水量为67.50 m3/d。 矿坑系统涌水量预算成果根据地质报告提供：涌水量预算结果见表1-2-1。表1-2-1 矿坑涌水量预算结果表预算区公式预 算 区公 式涌水量(m3/d)水文地质比拟法Q= F 正常7838.03最大10450.71Q=P 正常734.69最大979.59分析计算法Q=1.366KM(2S-M)/lg(3)17650.45建议值正常7838.03最大10450.71 矿井涌水量预测结果及质量评述矿井涌水量预测是勘探阶段水文地质工作最主要的目的之一,也是矿山开采与矿坑疏干排水设计的主要依据。本次工作是在详尽调查井田水文地质条件与其它15号煤矿井资料基础上，考虑多种因素采用不同方法不同公式进行预算对比，选取的参数较为合理。但由于含水层的不均匀性、富水性的差异及将来开采条件下地下水流场的变化等因素的作用，可能在一定程度上影响到某些计算参数在井田内适用的普遍性与矿井涌水量预测结果的精度。矿井涌水量采用水文地质比拟法与分析计算法进行计算对比，从表1-2-1可知，其预算结果差别大。据分析，其原因主要为预算方法与计算公式适用条件的不同及计算参数精度在一定程度上的影响。冒落导水裂隙带高度Ht计算公式是按坚硬岩石选取的，而凌志达煤矿顶板以泥岩为主，宜按中硬岩石选取，明显偏大，另外，渗透系数K是在总体处于向斜部位上相对富水地段的ZK2-3孔（抽水试验水文孔）取得的，实际上钻进至太原组主要灰岩含水层时，ZK23孔等部分孔内冲洗液全部漏失，部分孔内并非如此，就井田全区而言，采用的K值