采矿工程毕业设计（论文）-山西晋煤新梦源煤矿0.9Mta新井设计【全套图纸】.doc

中国矿业大学 12 届本科生毕业设计第 1 页 中 国 矿 业 大 学 本科生毕业设 计 姓 名 学 号 21080025 学 院 应应用技用技术术学院学院 专 业 采采矿矿工程工程 设计题目 新梦源新梦源 0 9Mt a 新井新井设计设计 专 题 大采高大采高综综放开采煤岩冒放放开采煤岩冒放规规律律 指导教师 职 称 讲师讲师 2012 年 6 月 徐州 中国矿业大学 12 届本科生毕业设计第 2 页 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 08 1 班 学生姓名 任务下达日期任务下达日期 2012 年年 3 月月 1 日日 毕业设计日期 毕业设计日期 2012 年年 3 月月 1 日至日至 2012 年年 06 月月 4 日日 毕业设计题目 毕业设计题目 新梦源新梦源 0 9Mt a 新井新井设计设计 毕业设计专题题目 毕业设计专题题目 大采高大采高综综放开采煤岩冒放放开采煤岩冒放规规律律 毕业设计主要内容和要求 毕业设计主要内容和要求 根据采根据采矿矿工程工程专业毕业设计专业毕业设计大大纲纲 本 本毕业设计毕业设计分分为为一般部分 一般部分 专题专题部分和部分和 翻翻译译部分 具体包括 部分 具体包括 1 新梦源新梦源 0 9Mt a 新井新井设计设计 2 大采高大采高综综放开采煤岩冒放放开采煤岩冒放规规律律 3 翻翻译译中文中文题题目是 大采高目是 大采高综综采放采放顶顶煤开采技煤开采技术术及其及其发发展 展 Synthesizing the mechanization adopts to put a coal mines technique and its outlooks 中国矿业大学 12 届本科生毕业设计第 3 页 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 中国矿业大学 12 届本科生毕业设计第 4 页 成 绩 指导教师签字 年 月 日 中国矿业大学 12 届本科生毕业设计第 5 页 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 12 届本科生毕业设计第 6 页 中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩 答 辩 情 况 回 答 问 题 提 出 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 中国矿业大学 12 届本科生毕业设计第 7 页 摘摘 要要 本设计包括三个部分 一般部分 专题部分和翻译部分 一般部分为新梦源煤矿 0 9 Mt a 新井设计 新梦源煤矿位于山西省临汾市 交通便利 井田走向 南北 长约 4 2 km 倾向 东西 长约 2 5 km 井田总面积为 10 5 km2 主采 煤层为 10 煤 煤层平均总厚为 7 03 m 煤层赋存稳定 为近水平煤层 倾角 3 5 平均倾角为 4 井田工业储量为 103 38 Mt 矿井可采储量 72 85 Mt 矿井服务年限为 57 8 a 矿井 正常涌水量为 504m3 h 最大涌水量为 768m3 h 矿井瓦斯相对涌出量为 2 81m3 t 为低 瓦斯矿井 煤尘有爆炸危险 并且有自然发火现象 井田为双斜井单水平开拓 矿井年工作日为 330 d 工作制度为 三八 制 采煤方 法为倾斜长壁综合机械化放顶煤开采 运输大巷采用胶带输送机运输煤炭 辅助运输采 用无轨胶轮车运输 矿井通风方式为中央并列式通风 主扇工作方式为抽出式 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 矿井通风与安全技术 10 矿井基本技术经济指标 专题部分主要介绍的是大采高综放开采煤岩冒放规律 翻译部分英文题目为 Synthesizing the mechanization adopts to put a coal mines technique and its outlooks 关键词 大采高 综放开采 顶煤冒放性 放煤工艺 规律 中国矿业大学 12 届本科生毕业设计第 8 页 ABSTRACT This design includes of three parts the general part special subject part and translated part The general part is a new design of XinMengYuan mine XinMengYuan Mine lines in LinFen city in ShanXi province The traffic of road and railway is very convenience to the mine The run of the minefield is 4 2km the width is about 2 5km well farmland total area is 10 5km2 The No 10 is the main coal seam and its dip angle is 3 to 5 degree average degree is 4 degree The thickness of the mine is about 7 03 m in all The proved reserves of the minefield are 103 38 million tons The recoverable reserves are 72 85 million tons The designed productive capacity is 0 9 million tons percent year and the service life of the mine is 57 8 years The normal flow of the mine is 504 m3 percent hour and the max flow of the mine is 768m3 percent hour The mineral well gas gushes quantity 2 81m3 t is a low gas mineral well The well farmland is a single leve to expand The working system three eight is used in the XinMengYuan mine It produced 330d a The colliery adopts one mine one efficiently working face method The mining method of the mine is fully mechanized top coal caving face with longwall in the strike Transportation by tape transport coal DaHang auxiliary coveyance adopts harvesters equipment transport Mine ventilation mode for central paratactic type ventilation Last stage ventilation is center juxtapose form Main fan work means USES drawer type This design includes ten chapters 1 An outline of the mine field geology 2 Boundary and the reserves of mine 3 The service life and working system of mine 4 development engineering of coalfield 5 The layout of strip district 6 The method used in coal mining 7 Transportation of the underground 8 The lifting of the mine 9 The ventilation and the safety operation of the mine 10 The basic economic and technical norms Special subject the part is main introductive study on coal rock caving laws of top coal caving of fully mechanized mining with great cutting height Translate parts of topics is Synthesizing the mechanization adopts to put a coal mines technique and its outlooks Keywords great cutting height fully mechanized top coal caving mining top coal cavability drawing technology law 中国矿业大学 12 届本科生毕业设计第 9 页 一一 般般 部部 分分 中国矿业大学 12 届本科生毕业设计第 10 页 目目 录录 摘摘 要要 6 6 1 1 井田概况及地质特征井田概况及地质特征 1212 1 1 井田概况 12 1 1 1 位置与交通 12 1 1 2 地形地貌及水系 12 1 1 3 气象与地震 13 1 1 4 矿区经济概况 13 1 1 5 电源 水源情况 13 1 2 地质特征 14 1 2 1 地层与构造 14 1 2 2 井田水文地质条件 18 1 2 3 矿井涌水量预算 24 1 3 煤层特征 24 1 3 1 煤层 24 1 3 2 煤质 25 1 2 6 工程地质 29 1 2 7 瓦斯 煤尘 煤的自燃及地温 30 1 2 8 井田勘探程度及存在问题 30 2 2 井田境界和储量井田境界和储量 3232 2 1 井田境界及储量 32 2 1 1 井田范围 32 2 1 2 井田界限 32 2 1 3 井田尺寸 32 2 2 矿井工业储量 32 2 2 1 储量计算基础 32 2 2 2 井田地质勘探 33 2 2 3 工业储量计算 33 2 3 矿井可采储量 34 2 3 1 安全煤柱留设原则 34 2 3 2 矿井永久保护煤柱损失量 34 2 3 3 矿井可采储量 35 3 3 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限 3737 3 1 矿井工作制度 37 3 2 矿井设计生产能力的确定 37 3 2 1 矿井设计生产能力 37 3 2 2 确定依据 37 3 2 3 矿井及水平服务年限 37 3 2 4 井型校核 37 4 4 井田开拓井田开拓 3939 4 1 井田开拓的基本问题 39 中国矿业大学 12 届本科生毕业设计第 11 页 4 1 1 井筒数目及用途 39 4 1 2 井筒布置及装备 39 4 1 3 工业场地的位置 40 4 1 4 开采水平的划分 40 4 1 5 提出方案 41 4 1 6 方案比较 43 4 2 矿井基本巷道 47 4 2 1 布置及装备 47 4 2 2 井底车场及硐室 47 4 2 3 主要开拓巷道 49 5 5 准备方式准备方式 带区巷道布置带区巷道布置 5656 5 1 煤层地质特征 56 5 1 1 带区位置 56 5 1 2 带区煤层特征 56 5 1 3 煤层底板岩石构造情况 56 5 1 4 水文地质 56 5 1 5 地质构造 56 5 1 6 地表情况 56 5 2 带区巷道布置及生产系统 56 5 2 1 带区准备方式确定 56 5 2 2 带区巷道布置 56 5 2 3 带区生产系统 57 5 2 4 带区内巷道掘进方法 57 5 2 5 带区生产能力及采出率 57 6 6 采煤方法采煤方法 5959 6 1 采煤工艺方式 59 6 1 1 带区煤层特征及地质条件 59 6 1 2 确定采煤工艺方式 59 6 1 3 回采工作面参数 60 6 1 4 回采工作面破煤 装煤方式 62 6 1 5 回采工作面支护方式 63 6 1 6 端头支护及超前支护方式 65 6 1 7 各工艺过程注意事项 66 6 1 8 回采工作面正规循环作业 68 6 2 回采巷道布置 72 6 2 1 回采巷道布置方式 72 6 2 2 回采巷道参数 72 7 7 井下运输井下运输 7474 7 1 概述 74 7 1 1 矿井设计生产能力及工作制度 74 7 1 2 煤层及煤质 74 7 2 带区运输设备选择 74 7 2 1 设备选型原则 74 7 2 2 带区运输设备选型及能力验算 74 中国矿业大学 12 届本科生毕业设计第 12 页 7 3 大巷运输设备选择 75 7 3 1 主运输大巷设备选择 75 8 8 矿井提升矿井提升 7676 8 1 矿井提升概述 76 8 2 主提升设备 76 8 3 副斜井提升设备 78 8 4 井上下人员运送 78 9 9 矿井通风矿井通风 7979 9 1 矿井通风 79 9 1 1 矿井通风系统的确定 79 9 1 2 矿井通风系统方案比较 80 9 2 带区通风 81 9 2 1 采煤工作面通风类型的确定 81 9 2 2 通风构筑物 82 9 2 3 矿井风量的计算 82 9 2 4 负压计算 86 9 2 5 等积孔 86 9 3 选择矿井通风设备 86 9 3 1 设计依据 86 9 3 2 设备选型 86 9 3 3 配电及控制 88 9 3 4 对矿井主要通风设备要求 88 9 3 5 对反风风硐的基本要求 88 9 4 防止特殊灾害的安全措施 88 9 4 1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 88 9 4 2 预防井下火灾的措施 89 9 4 3 防水措施排水设备 89 1010 设计矿井基本技术经济指标设计矿井基本技术经济指标 9696 主要参考文献主要参考文献 9797 大采高综放开采煤岩冒放规律大采高综放开采煤岩冒放规律 9999 英文原文英文原文 124124 中文译文中文译文 130130 致致 谢谢 134134 中国矿业大学 12 届本科生毕业设计第 13 页 1 井田概况及地质特征 1 1 井田概况 1 1 1 位置与交通位置与交通 山西晋煤集团临汾晟泰新梦源煤业有限公司位于临汾市尧都区西部与蒲县交界处 距县城约 20km 井田行政区划隶属尧都区一平垣乡 其地理坐标为 东经 111 17 21 111 18 53 北纬 36 13 29 36 16 17 井田位于临 汾 大 宁 公路干线西南约 5km 处 矿井至临大公路间有简易公 路 然后沿临大公路向东南约 40km 可达同蒲铁路临汾煤焦发运站 至大运高速公路最近 路口约 25km 另外自井口往西沿简易沙石公路约 10km 可达临汾西头乡 然后沿乡级公 路约 10km 便可达临汾市土门镇旁的临大公路 交通条件比较方便 矿区交通位置详见图 1 1 1 1 1 2 地形地貌及水系地形地貌及水系 1 地形 地貌 井田位于临汾盆地西缘 吕梁山南端东麓 区内地形复杂 沟谷发育 切割较为强 烈 主要走势走向北西 总地形为西南高东北低 最高点在矿区西南部山梁上 标高 1421 5m 最低点在矿区东沟底 标高为 1085 0m 相对高差为 336 50m 属低中山区地 形 剥蚀型山岳地貌 同时植被发育 森林覆盖面积大 2 河流 本区位于黄河流域汾河水系的分水岭东侧 沟谷内无常年水流 雨季仅有短期细流 大雨洪水亦排泄迅速 向南较大沟谷也大多是无常年流水的干沟 有水季节也基本是沿 途渗入地下 汾河由洪洞县白石乡戌村入境 流经本区的吴村 汾河街道办 城区 刘村 金殿 尧庙 6 个乡镇 从尧庙乡下靳村入襄汾县境 在本区河床最宽达 400m 最窄处仅 100m 平均流量 43 9m3 s 最大洪峰流量 2800m3 s 1957 年 7 月 25 日 50 年一遇 最 高水位 424 7m 最低水位 422 7m 最大含砂量为 52 5kg m3 本区东部的涝河 巨河均 属其支流 1 1 3 气象与地震气象与地震 由于井田地处山区 昼夜温差大 为四季分明的暖温带半干旱季风型大陆性气候 据尧都区气象站近年来的观测资料 年平均气温 9 5 一月份最冷 均温 4 5 七月 份最热 均温 26 具明显的大陆性气候特征 境内多年平均降水量为 494 19mm 1958 年降水量最大为 799 9mm 1965 年降水量最小为 278 5mm 山区降水量较平原区偏多 全年降水量主要集中在 7 8 9 三个月 一日最大降水量达 104 4mm 1958 年 7 月 16 日 全区年平均蒸发量为 1829 4mm 夏季多为东南风 冬季多西北风 最大风速 25 3m s 1988 年 4 月 11 日 霜冻期一般是从 11 月到翌年 4 月 冻土深度 0 6 1 0m 无霜期 180 200 天 根据中华人民共和国标准 GB18306 2001 中国地震动峰加速度区划图 井田所属 地区的地震基本烈度值为 度 地震动峰加速度分区为 0 20g 据地震台资料 本区位于山西地震带洪洞 临汾地震中心与蒲县地震中心之间 历 史上曾发生过大地震 对该区可能有所影响 中国矿业大学 12 届本科生毕业设计第 14 页 1 1 4 矿区经济概况矿区经济概况 井田处于山区 煤炭资源丰富 埋藏深度不大 便于开发利用 煤质优良 采煤及 煤炭加工业发达 是区内重要产业 为区内经济发展贡献很大 此外还有炼铁 非金属 加工等工业 农业也受到煤炭工业发展的影响有较大的发展 主要农产品有玉米 小麦 土豆 豆类等 但因耕地不多 村庄少 工业人口基本上为外来人口 本地富余劳力尚 不能满足需要 1 1 5 电源 水源情况电源 水源情况 一 电源情况 本矿井位于山西省临汾市尧都区境内 由新梦源 柳沟 祥升三个煤矿兼并重组而 成 重组前三矿井均采用 10kV 供电 由于兼并重组后用电负荷增加较多 原有 10kV 电 源线路不能满足要求 矿方与当地供电部门协商沟通后确定 本矿井兼并重组后采用 35kV 供电 矿井新建 一座 35kV 变电站 两回 35kV 电源一回引自老腰 110kV 变电站 另一回引自一平垣 110kV 变电站 两回线路导线均选用 LGJ 120 钢芯铝绞线 老腰侧送电距离约 5 5 公里 一平垣侧送电距离约 5 8 公里 两回电源线路均为专用电源线路 不分接其他负荷 原有 两回 10kV 电源作为施工电源 老腰 110kV 变电站位于矿井工业场地南偏东方向约 5 3km 处 一回 110kV 电源引自 刘村 220kV 变电站 另一回 110kV 电源经口子河 110kV 变电站与襄汾 220kV 变电站相联 站内设有 40MVA 主变压器 2 台 一平垣 110kV 变电站为拟建站 位于矿井工业场地正 东方向约 5 1km 处 预计 2012 年 5 月前投运 站内设有 40MVA 主变压器 2 台 上述变 电站能够满足本矿井兼并重组后的供电要求 二 水源情况 井田内无经济 可靠的地表水可利用 地下奥陶系灰岩含水层 含水较丰 水质较 好 可做为矿井生活用水水源利用 但应做进一步的勘探工作 矿井建成后 井下正常排水量为 65 96m3 h 经处理后可作为井下消防洒水 黄泥 灌浆 地面防尘洒水 绿化等用水水源 不足部分由生活用水水源补足 1 2 地质特征 1 2 1 地层与构造地层与构造 一 区域地层 该矿属于霍西煤田乔家湾详查区南部 地层出露较齐全 区域东部为老地层出露 主要为古生界寒武系 奥陶系和太古界吕梁山群 太岳山群 区域内主要地层为石炭系和二叠系 以中奥陶统地层为含煤岩系的沉积基底 区内 山梁部分及部分沟谷底部普遍被第四系地层覆盖 一些沟谷底部及其两侧可见上第三系 地层分布 详见区域地层表 1 2 1 表表 1 2 1 区域地层简表区域地层简表 地层单位 界系统组 岩性 沉积特征厚度 m 分布情 况 中国矿业大学 12 届本科生毕业设计第 15 页 全新统 Q4 砂 砾 次生粘土等现代河床 堆积 0 3 0 主要分 布在河床平 缓地带 上更新 统 Q3 马兰 组 主要为灰黄色亚粘土 0 15 0 主要分 布在较平缓 的山梁 山 坡等地 新 生界 Kz 第 四系 Q 中更新 统 Q4 离石 组 浅棕红色亚粘土 夹钙质结核层 0 20 0 分布在 较平缓的山 梁 山坡及 河谷两侧 上 统 P2 上石 盒子组 P2s 黄绿色 灰绿色 杏黄色泥岩 砂质泥岩 灰绿色砂岩 细砂岩 由 下而上紫色 暗紫色泥岩 砂质泥岩 逐渐增多 至顶部则以此为主 泥岩 砂质泥岩 砂岩互层产出 340 0 380 0 主要分 布于井田以 西 黑龙关 至离石断裂 带一带地势 相对较高地 段 下石 盒子组 P1x 以一套以绿色色调为主的河流相 碎屑岩和泥质岩沉积 90 0 140 0 分布在 井田及其以 西地势相对 较低地段 二 叠系 P 下 统 P1 山西 组 P1s 为灰 深灰色泥岩 砂质泥岩 沥青质泥岩及灰白色砂岩 黑色泥岩 煤层 煤线等 28 00 50 0 分布在 井田及其以 东地势较低 地段 上统 C3 太原 组 C3t 灰 深灰 灰黑 黑色泥岩 砂 质泥岩 炭质泥岩 灰白色砂岩 粘 土质泥岩 深灰色厚层燧石灰岩 夹 黄褐色 灰色泥岩 砂质泥岩 煤层 煤线等 67 00 120 0 主要分 布于井田以 东地势相对 较低的地段 石 炭系 C 中统 C2 本溪 组 C2b 灰 灰白色 紫红色铝土岩 含 铁铝土岩 铝土质泥岩 砂质泥岩 砂岩 薄层生物灰岩 碎屑岩 煤层 煤线及褐铁矿等 8 0 26 00 分布于 井田以东地 势相对较低 的地段 古 生 界 Pz 奥 陶系 O 中统 O2 峰峰 组 灰 深灰色厚层灰岩及黄白色白 云质灰岩 黄褐色泥质灰岩 角砾状 灰岩 50 0 60 0 分布于 区域东部山 前地带 中国矿业大学 12 届本科生毕业设计第 16 页 上马 家沟组 O2s 灰白 黄褐色厚层状灰岩 白云 质灰岩 泥质灰岩 角砾状灰岩 深 灰 灰黑色厚层豹皮状灰岩等 220 0 240 0 分布于 区域东部山 前地带 下马 家沟组 O2X 灰 灰白色厚层状灰岩夹绿色 黄褐色泥质灰岩 角砾状灰岩等 底 部为灰白色的细中粒薄层砂岩 灰色 钙质泥岩 薄层灰岩等 90 0 110 0 分布于 区域东部山 前地带 二 区域构造 本区位于霍西煤田乔家湾详查区南部 依据 山西省区域地质志 构造单元划分 本井田所处构造单元为吕梁山块隆之次级构造 勍香 太林南北向褶带的南端 总 体上为走向近南北的正弦曲线状复向斜 其槽部地层为二叠系 两翼为石炭系 边部为 奥陶系 但井田所处地带西部因离石大断裂带影响 无奥陶系地层分布 南部因处于复 向斜南近边缘翘起地段 石炭系 奥陶系大面积分布 复向斜中发育一系列彼此平行或雁行斜列的次级褶曲 其轴向及其变化均受离石大 断裂带影响较大 次级褶曲较开阔 两翼岩层倾向分别为南东东 北西西 地层连续性 较好 两翼岩层倾角一般为 10 左右 局部地段可达 20 三 区域含煤地层特征 区域内含煤地层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 本溪组和下石盒子组为次要含煤地层 仅含煤线 太原组和山西组为主要含煤地层 太原组 由灰黑色 灰色炭质泥岩 砂岩 石灰岩和煤层组成 底部为 K1砂岩 发 育 3 4 层石灰岩 层位稳定 标志明显 由下而上分别为 K1 K2 K4 K6灰岩 是 良好的对比标志 共含煤 9 层 编号自上而下为 4 11 号煤 其中稳定可采为 9 10 11 号煤层 常合并成一层 山西组 由灰黑色 灰色泥质砂岩 灰白色砂岩及煤层组成的滨海平原沉积 底部 为 K7砂岩 含煤 3 层 编号自上而下 1 2 3 号 其中 2 号煤层为稳定可采煤层 四 井田地层 井田内第四系黄土零星分布 基岩地层出露较好 出露有石炭系上统太原组 二叠 系下统山西组和下石盒子组 二叠系上统上石盒子组 另外下部赋存有奥陶系中统峰峰 组和石炭系中统本溪组 现根据乔家湾详查资料和本次补充勘探揭露地层情况 将本田 地层由老而新叙述如下 1 奥陶系 1 中统峰峰组 O2f 井田内未出露 据本次补充勘探钻孔和以往钻探资料揭露 该组岩性主要为厚层灰 岩 泥灰岩 石膏层等 颜色为灰色含泥质 风化裂隙发育 并充填有方解石脉 钻孔 仅揭露 10m 左右 2 石炭系 C 石炭系发育中统本溪组 上统太原组 分述如下 1 中统本溪组 C2b 区内未出露 据乔家湾详查钻孔和本次补充勘探钻孔揭露 该组地层与下伏奥陶系 中国矿业大学 12 届本科生毕业设计第 17 页 呈平行不整合接触 厚 15 60 24 65m 平均厚 21 60m 为一套海陆交互相沉积 岩性主 要由褐铁矿 铝土岩 铝土质泥岩 石灰岩 泥岩组成 2 上统太原组 C3t 该组是井田内主要含煤地层之一 矿井开采对象即赋存于本组之中 为海陆交互相 沉积 主要由砂岩 含燧石生物碎屑灰岩 粉砂质泥岩 粉砂岩 泥岩和煤组成 K1砂 岩底为本组底界 K7砂岩底为本组顶界 主要岩性和岩石组合特征基本稳定 并具有 3 个灰岩标志层 K2 K3 K4 和 1 个砂岩标志层 K1 可划分为三个岩性段 本组厚 68 29 93 20m 平均 75 90m 下段 C3t1 K1砂岩至 K2灰岩底 下部主要为黑色泥岩 赋存 9 10 11 号可采煤层 该段厚度 一般 13 24m 左右 中段 C3t2 K2灰岩底至 K4灰岩顶 主要岩性为深灰色中厚层灰岩 泥岩夹砂岩及 6 8 号煤层 厚度一般 38 70m 左右 上段 C3t3 K4灰岩顶至 K7砂岩底 主要岩性为灰黑色粉砂岩 泥岩夹 5 6 不可采煤层 厚度 一般 22 48m 左右 3 二叠系 P 1 下统山西组 P1s 本组主要为一套黄绿 灰白色的岩屑长石砂岩 灰色 黄绿色砂质泥岩 炭质泥岩 夹黄铁矿结核及煤层 煤线等岩石交互出现的岩性结合 属内陆湖沼相沉积 含 1 3 号 煤层 K7砂岩底为本组底界 顶界到 K8砂岩底 厚 28 50 35 00m 平均 31 41m 本组是山西低硫主焦煤的主要含煤地层 豁口一带地层剖面为 上覆地层 二叠系下统下石盒子组 灰白色中粒岩屑石英杂砂岩 K7 含长石 煤屑及暗色矿物 灰黑色泥岩 具水平层理 局部为炭质泥岩 煤 3 号 黑色 块状 光亮型 灰黑色泥岩 炭质泥岩 顶部为砂质泥岩 含植物根化石脉栉羊齿 煤 2 号 黑色 玻璃光泽 碎块状 以镜煤为主 半光亮型 灰黑色泥岩 灰色粉砂岩 中下部二者呈相变关系 相当 中间砂岩 煤 1 号 黑色 半光亮型 灰色薄层细砂岩 含植物化石碎片 灰黑色粉砂岩 黑色泥岩 含植物根化石 煤 不稳定 灰黑色粉砂岩 黑色泥岩 粉砂质泥岩 下伏地层 石炭系上统太原组 2 下统下石盒子组 P1x 中国矿业大学 12 届本科生毕业设计第 18 页 由黄绿色长石杂砂岩 长石石英杂砂岩 黄绿色砂质泥岩 灰色泥岩 紫红色砂质 泥岩等各种岩石交互出现组成 下部夹煤线 上部夹杂色 紫红 粉红 葡萄紫 黄绿 铝土质泥岩 具鲕状结构 俗称 桃花泥岩 中部有一层较厚的长石石英杂砂岩 K9 把本组分为上下两段 本组以 K8底为底界 上至 K10底 厚 95 00 120 00m 平均厚度 112 61m 下段 Plx1 K8砂岩底至 K9砂岩底 厚一般 65 30m 左右 主要由浅灰黄色石英砂岩活石英杂砂 岩 粉砂岩及黑色泥岩组成 相变较大 变化较大 上段 Plx2 K9砂岩底至 K10砂岩底 厚一般 47 29m 左右 以浅黄色 黄绿色细粒砂岩及紫色粉 砂岩 泥岩组成 岩相变化较大 韵律层发育不佳 砂岩为粗 中 细粒 灰白色 成 分以石英为主 长石次之 以及暗色矿物 层理不发育 顶部为一层 桃花泥岩 野外 瞭望清晰 3 上统上石盒子组 P2s 分布于井田中北部山梁上 底部以 K10砂岩与下石盒子组接触 位于上部地层被风化 剥蚀 残留之下部地层厚度大约 122 87m 左右均为上石盒子组一段 岩性为黄绿色 灰 绿色的岩屑石英砂岩和粉砂岩互层 K10砂岩底岩性为灰白色中粗粒岩屑石英杂砂岩 石 英质砾石和泥砾 与下伏地层接触处有冲刷现象 4 第四系 Q 为中更新统离石组黄土和全新统松散沉积物砂 砾等 黄土一般为黄色粘土和亚粘 土 黄土层中多含钙质结核 厚度 0 05 3 20m 五 含煤地层 石炭系上统太原组 C3t 和二叠系下统山西组 P1s 为本区主要含煤地层 叙述如下 1 石炭系上统太原组 C3t 该含煤地层从 K1砂岩底至 K7砂岩底 厚度 68 29 93 20m 平均厚度为 75 90m 主 要由砂岩 石灰岩 粉砂岩 粉砂质泥岩 泥岩和煤层组成 共分为上 中 下三个岩 性段 其中下段下部主要为灰黑色 黑色泥岩 上部位 9 10 11 合三为一的可采煤层 中段为石灰岩间夹泥岩和不可采的 8 号煤层 上段主要为灰黑色粉砂岩 含 5 6 号不可 采煤层 本含煤岩系为海陆交互相沉积 控制各煤层的标志层有 3 层石灰岩和 1 层砂岩 K2 K3 K4灰岩为含燧石生物碎屑灰岩 较厚 约 10m 左右 K1为石英砂岩 较纯净 分选行 磨圆度较好 容易识别 井田范围岩性厚度变化均很小 2 二叠系下统山西组 P1s 该含煤地层从 K7砂岩底至 K8砂岩底 厚度 28 50 35 00m 平均厚度 31 41m 本组 为一套内陆湖沼相沉积 岩性主要为灰色泥岩和炭质泥岩夹砂岩 下部主要为灰色长石 砂岩 灰黑色粉砂岩 砂质泥岩 泥岩及煤层组成 一般含煤层及煤线 4 6 层 其中局部 可采和可采煤层 3 层 1 号 2 号 2 号下 2 号煤层为本井田可采煤层 控制本组煤层 的标志层为底界的 K7和顶界的 K8砂岩 中间砂岩 呈相变关系的黑色泥岩 灰色粉砂 岩 是 1 号煤组和 2 号煤组的分界标志层 但本区多相变成泥岩 K8砂岩岩性为灰白色 中粗粒岩屑石英砂岩 偶尔夹有砂质泥岩 下粗上细 含煤屑具大型板状斜层理 厚层 状 K7砂岩岩性为灰白色中 中细粒岩屑石英砂岩 具大型板状 槽状斜层理 层面上含 中国矿业大学 12 届本科生毕业设计第 19 页 大量云母碎片和煤屑 该标志层层位稳定 对比可靠程度高 六 井田构造 受克城 南湾里复式向斜的控制 井田内地层总体为走向北东 倾向南东 倾角 3 5 左右单斜构造 根据巷道揭露和本次补充勘探情况在井田的南部发育有平缓的背 斜和向斜 倾向平缓 倾角 2 4 总体走向为近东西向 未发现断层和陷落柱 七 岩浆岩 井田内目前未发现有岩浆岩侵入现象 综上所述 井田构造属简单类 1 2 2 井田水文地质条件井田水文地质条件 一 区域水文地质 1 水文地质单元 勘查区位于临汾盆地西缘 吕梁山南端 龙子祠泉岩溶水系统的中部 区域地形切 割强烈 沟谷纵横 地形复杂 大面积出露的碳酸盐岩层成为地下水的补给区 乔家湾 勘探区中部的北北东向向斜构造 成为一个良好的向斜蓄水构造 并成为区域地下水的 主径流区 出露于临汾市西南 13km 的罗云断裂带上的龙子祠泉 以群泉由山前第四系砂 砾层涌出 形成了以龙子祠泉为排泄基准的奥陶系水文地质单元 泉口高程在 473 477m 之间 多年平均流量 5 63m3 s 龙子祠泉位于山西省临汾市市区西南 13km 处西山山前 西山属吕梁山脉 泉水出露 于西山与临汾盆地交接的松散岩类组成的坡洪积物中 由南池 北池及东池等泉组成 其中南池占总流量的 40 东池占总流量的 50 北池约占总流量的 10 泉水大多以 散流形式溢出地表 龙子祠泉水有高水与低水之分 高水指北池和南池 标高 478m 低 水指东池 标高 465 2m 相差 13m 泉水流向临汾盆地 汇入汾河 泉水 20 世纪 60 年 代平均流量为 6 14m3 s 2000 2003 年平均流量下降为 3 125 m3 s 泉水动态较稳定 泉 水主要用于灌溉及临汾市城市供水 2 水系 地表水系属黄河流域汾河水系 单元内属灰岩 碎屑岩低中山基岩区 水系多为南 东东向 注入汾河 地表多为沟谷溪流 东部流水注入汾河后汇入黄河 西部河水流经 昕水河而后注入黄河 地表水为季节性水流 只有雨季有水 旱季干涸 地表水在上游 时水量较大 流至下流水量却变小 甚至干涸 这说明溪流向下游流时 一部分蒸发进 入大气 另一部分在径流过程中慢慢下渗 通过岩层节理 裂隙进入岩层含水层中储存 并在下游以泉的形式流出地表 形成了地表水与地下水的循环 3 含水层 1 碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组 本区域奥陶系中统 O2 石灰岩岩溶 溶洞裂隙较为发育 含水量较大 在区域的 北部 东部 西部 南部均有奥陶系石灰岩出露 成为地下水良好的补给区 区域地下 水向南径流 而后汇集于临汾市西部龙子祠泉以泉的形式排泄 2 碎屑岩 碳酸盐岩溶裂隙含水岩组 该组具有 3 层灰岩 K4 K3 K2 和数层中 粗砂岩 其中 K4 K3 K2灰岩稳 定 裂隙较发育 K2灰岩其下距 11 号煤层约 15m 左右 是 11 号煤层主要充水含水层 中国矿业大学 12 届本科生毕业设计第 20 页 砂岩由灰白色中 粗粒石英砂岩组成 胶结致密 坚硬 为富水性弱含水层 3 碎屑岩类裂隙含水层组 主要由二叠系陆相 过渡相碎屑岩组成 二叠系石盒子组为泥岩 粉砂岩 砂岩组 成 单位涌水量 0 0008 0 472L s m 属弱富水性含水层 山西为泥岩 粉砂岩及煤等组 成 单位涌水量 0 0005 0 23L s m 属弱富水性含水层 补给来源主要是大气降水 其 次为上覆含水层中的水 排泄少部分沿构造破碎带向深部运动外 以沿走向运动为主 径流区与排泄区不明显 由于相对呈层状 不同层位的含水层各具补给区 构成若干小 的含水系统 其间水力联系较弱 4 松散岩类孔隙含水岩组 第四系全新统孔隙潜水含水层为河流相堆积物 主要分布在侵蚀沟谷中 岩性以砂 砾石为主 含水层接受大气降水 地表水及基岩水的补给 水动态随季节变化 水位埋 深较浅 水量较丰富 水质较好 4 隔水层 1 11 号煤以下及本溪组隔水层 主要由铝质泥岩 粉砂岩 泥岩及 K1石英砂岩组成 全层厚约 30m 构造裂隙不发 育 隔水性能良好 构成奥灰含水层的直接隔水顶板 在无构造沟通情况下 11 号煤层 以上各含水层一般与奥灰含水层无水力联系 2 煤系地层砂岩间粉砂岩 泥岩组成的层间隔水层组 各标志层 砂岩及石灰岩 沉积厚度稳定 其间夹的泥岩 粉砂岩致密 沉积稳定 构造裂隙不发育 构成各含水层间良好隔水层 二 井田水文地质 1 井田地表水体及河流 井田地处临汾盆地西缘 吕梁山南段东坡 属低中山区 地形切割强烈 沟谷纵横 坡陡沟深 主要沟谷展布方向为近东西向 西高东低 汇入汾河 井田处于近南北向分 水岭东侧 地势较高 地表径流条件良好 受水面积不大 一般情况下洪水时节流量也 很小 经过井田流程短 往往是一泻而过 雨停沟干 难以停留而形成地表水体 下渗 补给地下水量甚微 井田属黄河流域汾河水系 据调查 兼并重组后的山西晋煤集团临汾晟泰新梦源煤业有限公司中未关闭的井口 均位于沟谷中 而井口标高最低为副斜井 标高为 1099 167m 而附近历年来最高洪水位 标高为 1050m 因此各井口标高均高于历年来最高洪水位标高 2 井田含水层 据区域资料 将本井田含水层划分如下 1 第四系黄土亚砂土及砂砾层孔隙含水层组 主要是分布在较平缓的山梁 山坡上的黄色亚砂土及沟谷地带少量的砂 砾石堆积 物 厚度 1 10m 黑龙关水井简易抽水试验单位涌水量为 3 32L s m 受大气降水和地表 水的的补给条件较好 含水较丰富由于厚度不大 而且所处地势高 受大气降水补给 储水能力很差 又因多为独立分布 彼此水力联系几乎不存在 为含水性极差或不含水 层 2 二叠系石盒子组砂岩裂隙含水层组 中国矿业大学 12 届本科生毕业设计第 21 页 主要有 K8 K9砂岩及分布于这些砂岩之间的不稳定砂岩层 在井田内大面积分布 其中 K8砂岩为 2 号煤层顶板之上直接充水含水层 厚度为 5 0 8 0m 为以石英为主 泥质胶结的中粒砂岩 露头分布地势较高 接受大气降水补给 一般情况下富水含水性 弱 钻液消耗量一般在 0 3 0 5m3 h 903 号孔 K8水位抽至含水层以下恢复上来 3503 号孔单位涌水量仅 0 0079L s m 水位标高 1135 20m 水质类型为 HCO3 Na 因此 该 砂岩为含水性较弱含水层 K9砂岩位于 2 号煤层之上 50 60m 厚度为 6 0 9 0m 多以 长石为主 泥质胶结的中粒砂岩 含水性与 K8相似 在 901 号孔 K9 K8岩段抽水试验 单位涌水量只有 0 0097m3 h 水位标高 1238 09m 分布在 K8与 K9砂岩之间的砂岩层 厚度不等 特征相似 彼此间均有结构致密 质地细腻的泥岩层隔挡 故含水性均很差 对 2 号煤层影响不会很大 3 二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层组 主要有 K7长石石英砂岩和与 2 号煤层之上 相距很近的灰白色厚层中细粒石英砂岩 井田内出露的泉水不多 流量小于 1 5L S 其中 K7砂岩位于 2 号煤层之下 9 10m 一般 厚度 1 5 4 2m 其上 下均有厚度大于 1 0m 的结构致密的泥岩多层 使其与其他含水 层在垂直方向上水力联系受阻 因此主要为侧向补给 但本身厚度很小 补给源不足 所以含水性很弱 一般情况下为富水性弱含水性层 2 号煤层之上的灰白色石英岩 也为 中间砂岩 厚 6 8m 地表露头分布面积很小 接受大气降水补给量极为有限 其产出特 征与 K7砂岩相似 所以也为富水性弱的含水层 在正常情况下 对 2 号煤层开采影响不 大 4 石炭系上统太原组层间砂岩和灰岩岩溶裂隙含水层组 本组地层中的砂岩 K1 和灰岩 K2 K3 K4 是矿区内主要含水层 其中砂岩多 为中细粒石英砂岩 硅质胶结 裂隙不发育 正常情况下 为富水性较弱含水层 乔家 湾详查 903 号孔 K2灰岩抽水试验单位涌水量为 0 0041L s m 水位标高 1141 40m 水质 类型为 HCO3 Ca 属弱 中等富水性裂隙含水层 K2 K3 K4灰岩石灰岩均位于 10 号煤层之上 厚层状 其中 K4灰岩不稳定 K2 K3灰岩稳定性好 分布全区 但无露头 单层厚度 3 2 12 1m 岩溶裂隙较发育 另据所收集的三交河相关水文资料 K3灰岩 砂岩 含水层抽水试验结果 流量为 13 36L s K2灰岩含水层流量为 15 18L s 富水 性中等 对 10 号煤层开采影响较大 5 奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层组 奥灰岩岩溶裂隙含水层在井田及附近均未出露 据区域调查资料 距地表深浅不一 地层厚度大 分布广泛 溶洞和裂隙发育 具有良好的含水空间 富水性强 水量大 水质较好 是井田内主要含水层 厚 300 380m 主要由厚层状灰岩组成 但所处地势 高 补给受限制 又为区域地下水径流区 地下径流条件好 据临近供水井水位资料 奥陶系灰岩岩溶水水位标高为 600 650m 10 号煤层最低底板标高为 900m 高于奥灰水 水位标高 属富水性中等 强的裂隙岩溶含水层 对 10 号煤层开采无突水 充水等水患 3 井田隔水层 2 号煤层之上 虽有 中间砂岩 K8及 K8之上的砂岩裂隙含水层 但这些含水层之 间 均为质地细腻 结构致密 一般厚度都在 1 0m 以上的泥岩 砂质泥岩 对含水层间 的水力联系有良好的隔挡作用 阻挡含水层间的垂直贯通 是良好的隔水层 中国矿业大学 12 届本科生毕业设计第 22 页 2 号煤之下 与 K7砂岩裂隙含水层之间 有 9 10m 厚以粘土质泥岩为主的地层 10 号煤层之上的灰岩岩溶及砂岩裂隙含水层和 10 号煤层之下的奥陶系中统灰岩岩溶裂隙 含水层之间 有结构致密 质地细腻的粘土质泥岩相隔 厚度一般均大于 1 0m 常与砂 岩或灰岩相间产出 对各含水层之间的水力联系有良好的隔挡作用 阻水性强 是良好 的隔水层 4 其他富水 导水因素 井田内地层沿走向 倾向具波状起伏 即宽缓褶皱发育 在向斜或地层倾角由陡变 缓处 是有利的富水部位 虽然水量不是很大 但造成矿井局部充水是可能的 此外 K8砂岩及其以上的砂岩裂隙含水层都有面积不大的地表露头 因风化作用 造成裂隙发 育 为地表水下渗补充地下水创造了条件 改变了富水状态 所以裂隙是井田内重要的 导水因素 三 矿井充水因素分析 根据井田水文地质条件和该矿目前涌水情况综合分析 本矿井充水因素主要有两个 方面 充水水源 充水通道 1 充水水源 1 大气降水 大气降水是该矿矿坑水的主要来源 即降水通过基岩裂隙及松散沉积物孔隙渗入地 下 在岩石裂隙相互沟通的情况下进入坑道 由于矿井煤层埋藏较浅 所以大气降水量 的变化会导致矿坑涌水量发生明显变化 2 地表水 井田内沟谷发育 旱季无水 雨季洪水猛涨 雨停河干或为细流 属季节性河流 井田内各冲沟水均汇入汾河 汾河注入黄河 渗入基岩水量较少 地表水对矿井直接影 响较小 3 周边矿井采空积水 整合后井田西北与山西潞安集团蒲县伊田煤业有限公司 西部与山西煤炭进出口集 团蒲县豹子沟煤业有限公司相邻 南部与山西煤炭运销集团金辛达煤业有限公司相邻 东北与山西临汾西山生辉煤业有限公司 东部与大同煤矿集团临汾宏大雪坪煤业有限公 司和山西晋煤集团临汾晋牛煤矿投资有限责任公司相邻 据本次调查 与本矿相邻的各矿矿界均无采空区存在 无越界开采现象 相邻各矿 的采空区对本矿开采无影响 在开采时 禁止越界开采 建议该矿在邻近采空区开采时 应进行探测和疏排 坚 持 预测预报 有掘必探 先探后掘 先治后采 的原则 同时做到 防 堵 疏 排 截 综合防治水措施 密切注视井下水文地质条件变化和隐伏断层等构造现象的出现 对井 下逐日排水量作好观测 记录 若发现异常 立即采取有效措施 防止水害发生 4 采空区积水及小窑破坏区积水 井田内 2 号煤层现存在有大面积采空区 在低洼地带存在不同程度积水 详见表 1 2 2 2 号煤层在原山西临汾祥太煤业有限公司东南部 2003 年采空区内积水面积约 S1 3735m2 积水量约 Q1 1215m3 原山西梦源煤业有限