采矿工程毕业设计（论文）-成庄煤矿1.5Mta新井设计【全套图纸】.doc

中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名： 学 号： 21080032 学 院： 应用技术学院 专 业： 采矿工程 论文题目： 成庄煤矿1.5Mt/a新井设计 专 题： 成庄矿瓦斯预防与治理 指导教师： 职 称： 教 授 2012 年 6月 徐州全套图纸，完整版设计加153893706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 学生姓名 任务下达日期：2011 年3月 1 日毕业设计日期：2011年 3 月1日至 2011年 6 月4日毕业设计题目：成庄矿1.5 Mt/a新井设计毕业设计专题题目：成庄矿瓦斯预防与治理毕业设计主要内容和要求：该生毕业设计由一般设计、专题和外文翻译三部分组成。一般设计部分题目为 成庄矿1.5Mt/a新井设计。主要内容包括矿区概述及井田地质特征、井田开拓、采煤方法及带区巷道布置、矿井通风、矿井安全技术措施等。专题部分题目为 成庄矿瓦斯预防与治理翻译部分题目为 Synthesizing The Mechanization Adopts To Put A Coal Mines Technique And Its Outlooks（综采放顶煤开采技术及其发展）。设计要求：独立完成上述设计内容，方案论证、计算、分析要正确，专题要有自己的见解，结论要合理。说明书条理要清楚，论述充分，文字通顺，符合专业技术要求，图纸完备、正确。翻译译文语句要通顺、完整，语义准确。院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业论文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论文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论文答辩及综合成绩答 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。一般部分为成庄矿1.5Mt/a新井设计。成庄矿位于山西省晋城市西北20km处，井田南北长3.45km，东西宽9.5km，面积32.75km2。主采煤层为3号煤，平均倾角为3，煤层平均厚度为5.00m。井田地质条件较为简单。矿井工业储量201.55Mt，矿井可采储量136.24Mt。矿井涌水量不大，矿井正常涌水量为266m3/h，最大涌水量为395m3/h。矿井瓦斯涌出量较高，为高瓦斯矿井。煤尘无爆炸危险性。成庄矿设计年生产能力为1.5Mt/a，服务年限为64.88a。矿井年工作日为330d，工作制度为“四六”制。井田为双斜井单水平开拓，水平标高为+630m。大巷采用胶带运输机运煤，辅助运输采用无轨胶轮车设备。矿井通风方式前期为中央分列式通风，后期为中央边界式通风。矿井的采煤方法为综采放顶煤一次采全高开采，工作面长度为220m。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；10.矿井基本技术经济指标。专题部分主要介绍了成庄矿瓦斯预防与治理。翻译部分主要内容为关于综采放顶煤开采技术及其发展，英文题目为：Synthesizing The Mechanization Adopts To Put A Coal Mines Technique And Its Outlooks关键字：综采放顶煤 液压支架 顶板结构 回采率ABSTRACTThis design includes of three parts: the general part, special subject part and translated part. The general part is a new design of Chengzhuang mine. Chengzhuang mine lines in northwest of Jincheng in ShanXi province. The traffic of road and railway is very convenience to the mine. The run of the minefield is 9.5 km , the width is about 3.45 km，well farmland total area is 32.75 km2. The fifteen is the main coal seam, and its dip angle is 3 degree. The thickness of the mine is about 5.00m. The proved reserves of the minefield are 201.55million tons. The recoverable reserves are 136.24million tons. The normal flow of the mine is 266 m3 percent hour and the max flow of the mine is 395 m3 percent hour. The mineral well gas gushes the deal higher, for high gas mineral well. Coal doesnt contain Bang risk.The designed productive capacity is 1.5 million tons percent year, and the service life of the mine is 64.88 years. The working system “four six ” is used in the Chengzhang mine. It produced 330d/a.The well farmland is a single level in an inclined well to expand. The level elevation is +630 m. The ventilated way under shaft is parallel ventilation.The colliery adopts coal method is the alignment long the wall synthesizes to mechanize to adopt once the all and high method mines. The length of working-face is 220 m.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 panels; 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.Thematic part of the topic is fully Introduced into the Coal Mine Gas to prevent and control.Translation part of main contentses is about fully Synthesizing The Mechanization Adopts To Put A Coal Mines Technique And Its Outlooks.Keywords：fully mechanized caving mining hydraulic support roof structure recovery 目 录1 矿区概述及井田地质特征11.1 矿区概述11.1.1井田位置、范围及交通11.1.2地形地貌11.1.3 水文地质11.1.4 气象、地温及地震11.1.5 矿区经济概况21.1.6矿井水、电源情况21.2 井田地质特征31.2.1 地层31.2.2地质构造51.2.3井田水文地质61.3煤层及煤质101.3.1煤层赋存条件101.3.2煤质101.3.2煤层瓦斯含量112井田境界和储量132.1井田境界132.1.1井田境界132.1.2开采界限132.1.3井田尺寸132.2矿井工业储量142.2.1储量计算基础142.2.2工业储量计算152.3矿井可采储量162.3.1安全煤柱留设原则163 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限193.1矿井工作制度193.2设计生产能力及服务年限193.2.1设计依据193.2.2矿井设计生产能力193.2.3矿井服务年限193.3井型校核203.3.1 煤层开采能力203.3.2辅助生产环节的能力校核203.3.3 通风安全条件校核203.3.4 储量条件校核204 井田开拓214.1井田开拓的基本问题214.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标214.1.2工业场地的位置224.1.3开采水平的确定及采盘区划分224.1.4主要开拓巷道224.1.5方案比较234.2矿井基本巷道314.2.1井筒314.2.2井底车场及硐室364.2.3主要开拓巷道395 准备方式带区巷道布置435.1煤层地质特征435.1.1带区位置435.1.2带区煤层特征435.1.3煤层顶底板岩石构造情况435.1.4水文地质435.1.5地质构造445.1.6地表情况445.2带区巷道布置及生产系统445.2.1确定带区巷道布置及生产系统的原则445.2.2带区准备方式的确定445.2.3生产系统455.2.4带区内巷道掘进465.2.5带区生产能力及采出率465.3带区车场及主要硐室485.3.1带区下部车场设计485.3.2带区主要硐室486 采煤方法496.1采煤工艺方式496.1.1带区煤层特征及地质条件496.1.2确定采煤工艺方式496.1.3带区综放开采设备选型及相关参数506.1.4回采工作面破煤、装煤方式566.1.5推拉运输机方式576.1.6放煤方式576.1.7工艺流程576.2顶板管理586.2.1支护设计586.2.2工作面顶板管理596.2.3工作面上、下端头及出口的顶板管理606.3劳动组织和工作面成本616.3.1劳动组织616.3.2工作面成本626.4回采巷道布置636.4.1回采巷道布置方式636.4.2回采巷道参数637井下运输657.1概述657.1.1井下运输的原始条件和数据657.1.2井下运输系统657.2煤炭运输方式和设备选择657.3辅助运输方式和设备选择677.3.1选择无轨胶轮车677.3.2设备选择688 矿井提升708.1矿井提升的原始数据和条件708.2主副井提升708.2.1主井提升708.2.2副井提升设备选型718.2.3井上下人员运送739 矿井通风及安全749.1矿井通风系统选择749.1.1矿井概况749.1.2矿井通风系统的基本要求749.1.3矿井通风方式的确定749.1.4 主要通风机工作方式选择759.1.5带区通风系统的要求769.1.6工作面通风方式的选择769.1.7回采工作面进回风巷道的布置779.2带区及全矿所需风量779.2.1采煤工作面实际需要风量779.2.2备用面需风量的计算799.2.3掘进工作面需风量799.2.4硐室需风量809.2.5其它巷道所需风量819.2.6矿井总风量计算819.2.7风量分配819.3矿井通风总阻力计算839.3.1矿井通风总阻力计算原则839.3.2确定矿井通风容易和困难时期839.3.3矿井最大阻力路线839.3.4矿井通风阻力计算889.3.5矿井通风总阻力899.3.6两个时期的矿井总风阻和总等积孔909.4选择矿井通风设备909.4.1选择主要通风机909.4.2电动机选型939.5防止特殊灾害的安全措施939.5.1瓦斯管理措施939.5.2煤尘的防治939.5.3预防井下火灾的措施949.5.4防水措施9410 设计矿井基本技术经济指标95成庄矿瓦斯预防与治理981 概述982采场瓦斯治理方法研究982.1 采空区瓦斯赋存及运移规律982.2 工作面瓦斯治理方法992.2.1 顶板走向钻孔抽放技术992.2.2 高抽巷抽放技术1012.2.3 专用巷道排放瓦斯技术1042.2.4 采煤工作面顺层抽放方法1052.2.5 采空区埋管抽放技术治理工作面瓦斯1062.2.6 开采保护层技术1082.2.7 煤层注水防治瓦斯1093 结束语113英文原文116综采放顶煤开采技术及其发展121参考文献125致 谢126一般部分 中国矿业大学2012届本科生毕业设计（论文） 第70页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1井田位置、范围及交通成庄煤矿，位于沁水煤田南翼，晋城市西北20km处，跨泽州和沁水两县。工业广场位于泽州县下村镇史村,地理坐标为北纬353411353950,东经11236061124349。成庄井田北至大阳井田南界，南至寺河井田北界，东以煤层露头及小窑为界，西与潘庄井田为邻，东西长约9.5km，南北宽约3.45km，面积32.75km2。太（原）焦（作）铁路由井田东10余km处通过，侯（马）月（山）铁路从西南约7km处通过。矿井有铁路专用线经古书院矿与太焦铁路接轨，距古书院矿18km。207国道（太原洛阳）在成庄矿东侧约20多km处通过，晋（城）长（治）、晋（城）阳（城）、晋（城）焦（作）、长（治）邯（郸）、太（原）长（治）高速公路已建成通车。交通极为便利（图1-1）。1.1.2地形地貌本井田地形为低山丘陵区，沟谷发育。中部高，东、西部低，最高点标高为1146.5m，最低标高为691.3m，相对高差为455.2m。东部长河西岸有黄土覆盖、西部沁河东岸也有黄土覆盖，中部山区森林发育。井田内村庄位于黄土冲沟两侧或山顶低洼处有黄土覆盖的地方。河谷两侧为侵蚀堆积地形，形成河漫滩及以上的三级阶地。1.1.3 水文地质水系属黄河流域沁河水系。井田内主要河流为长河，为沁河支流，由东北向西南从井田东缘流过。史村河、河底河等为长河支流，由西北向东南注入长河，为季节性水流。另外，井田东侧的长河河谷内建有南庄水库，井田内的史村河，河底河的上游分别建有刘村、常坡两座水库。1.1.4 气象、地温及地震晋城市属暖温带大陆性气候。四季分明，温暖宜人，日照充足,无霜期长。据晋城市气象站资料,年平均气温11,极端最低气温-22.8（1956年1月21日），极端最高气温38.6（1967年6月4日）。雨季为7、8、9三个月，平均年降水量622.7mm，最小295.9mm（1965年），最大1010.4mm（1956年）。平均年蒸发量1783mm。根据中国地震烈度区划图（1990）划分：本井田属地震烈度区度区；根据中国地震参数区划图（GB18306-2001），本区所属地震动峰值加速度分区为0.05g。图1-1 成庄矿交通位置图1.1.5 矿区经济概况本地区土质比较肥沃，主要农作物有玉米、谷子、小麦和高粱，由于农田水利基本建设发展较快，亩产水平逐年提高。工业主要有冶炼、化肥、水泥、发电、农机副产品加工以及手工业。本地区经济发达，工农业基础好，对能源需求大，很有必要建设大中型矿井来满足本地区的需要。1.1.6矿井水、电源情况水源：本矿目前生活及生产用水主要来自奥陶系岩溶地下水，地表潜水井基本上全部报废。已施工奥陶系岩溶水源井9口，水平标高在454.70m与516.10m之间，单井供水量为22002800 m3/d,水质优良，基本能满足矿区内居民生活及工业用水。电源：矿井电源来自集团供电公司110KV站。1.2 井田地质特征1.2.1 地层本井田由东向西、岩层从老到新。现分述如下：（一）、奥陶系中统下马家沟组（O2x）以中厚层状石灰岩为主，下部夹泥质灰岩和含石膏的泥质角砾状灰岩，中下部岩溶发育，呈蜂窝状小溶洞相互连通，一般可见13层，洞内可见黄褐色沉淀物。本组岩溶发育，含水丰富，是矿区水源的重要取水层段。本组厚度约为178.32m。（二）、奥陶系中统上马家沟组（O2s）以浅灰深灰色致密性脆的厚层状石灰岩为主，次为泥质灰岩，具方解石细脉。本组厚177.04m254.13m，平均207.96m，富水性弱于下马家沟组。（三）、奥陶系中统峰峰组（O2f）以深灰色坚硬致密的厚层状石灰岩及角砾状灰岩为主，砾石成分较复杂。在个别钻孔中见到顶部具薄层状黄铁矿，为本溪组沉积物。本组厚42.79m86.13m，平均68.38m。（四）、石炭系中统本溪组（C2b）平行不整合于峰峰组灰岩侵蚀面之上，因受剥蚀面控制，厚度由0m9.76m。平均7.86m。以灰白色铝土质泥岩为主，夹薄层砂质泥岩及细粒砂岩，局部夹薄层灰岩，为一套以泥岩为主的泻湖海滩相沉积。底部为山西式铁矿。在井田东部边界外，有零星出露。（五）、石炭系上统太原组（C3t）为井田主要含煤地层之一。K1石英砂岩（相当于晋祠砂岩）底界或相当层位至K7砂岩底。与下伏本溪组成整合接触。由灰色中、细粒砂岩、灰黑色粉砂岩、泥岩、砂质泥岩、石灰岩、煤层组成。属海陆交互相沉积。自下而上K2、K3、K5三层石灰岩普遍发育，层位稳定。含煤10层，一般68层，可采2层（9、15号煤层）。本组厚77.52m112.07m，平均91.98m。在井田东部边界附近有零星出露。（六）、二叠系下统山西组（P1s）为井田主要含煤地层之一。K7砂岩底或相当层位的粉砂岩至K8砂岩底，与下伏太原组呈整合接触。由灰白灰色中、细粒砂岩、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成，为滨岸过渡相沉积，含煤13层，其中3号煤层为主要可采煤层。本组厚39.45m73.08m，平均49.83m。在成庄、段都、坪头一带有零星出露。（七）、二叠系下统下石盒子组（P1x）K8砂岩底至K10砂岩底，与下伏山西组呈整合接触。由灰色、灰绿色砂岩、砂质泥岩、泥岩组成，局部夹12层煤线及铁锰质结核。属淡水浅湖滨湖相沉积。顶部为含铝质泥岩，富含鲕粒，俗称“桃花泥岩”，层位稳定，分布广泛，是良好的标志层。8K8砂岩为灰、深灰色细中粒长石石英杂砂岩。本组厚62.70m121.51m平均93.00m。（八）、二叠系上统上石盒子组（P2s）以K10砂岩底界与下石盒子组分界，属陆相沉积，全组厚547.60m600.49m，一般567.78m，按岩性组合可分为三段：下段（P2s1）：岩性主要由杏黄、黄绿、灰绿、紫红色细粒砂岩、砂质泥岩、泥岩组成。底部为中粗粒长石石英杂砂岩（K10），泥质胶结，具交错层理。与下伏下石盒子组呈整合接触。本段厚287.60m310.49m，平297.78m。中段（P2s2）：岩性主要由杏黄、黄绿、灰绿色粗、中、细粒砂岩，灰绿色、紫红色粉砂岩、泥岩组成，夹数层中厚层状粗粒长石石英杂砂岩。中部夹厚0m0.50m的锰铁矿层。本段厚200m230m，平均210m。上段（P 2s3）：岩性主要由黄绿色、灰绿色、细粒砂岩，灰绿色、暗紫色粉砂岩及泥岩组成。为本区出露的最新岩层，全层出露不全，仅在大尖山、二尖山、方山、李街村一带有零星出露，因受剥蚀，所见厚度60.00m左右。（九）、第四系(Q) 沿长河各沟谷，两侧山坡及山梁均有大面积分布，角度不整合于不同岩层之上。中更新统（Q2）：下部为浅红色至暗红色砂质粘土，夹铁锰质薄层，半胶结至不胶结，中部为灰黄色砂砾层，上部为红色砂质粘土，含钙质结核。厚0m23.00m，平均16.00m。与下伏地层呈角度不整合接触。上更新统（Q3）：灰黄色亚砂土中夹钙质结核，垂直节理发育，孔隙度大，底部有灰黄色未经胶结的砂砾层。厚0m8.90m，平均厚5.00m。与下伏地层呈角度不整合接触。全新统（Q4）：为近代河床相堆积，以砂质土，砂砾层为主，厚0m14.00m，一般为10m。本井田含煤地层沉积类型和特征与晋东南其它地区大致相同，主要煤层及标志层可以对比。因此，仍沿用晋东南地区标志层对含煤地层进行划分，其对比程度可靠。本报告仍沿用传统的岩石地层单位划分和对比地层，将太原组与本溪组之界置于晋祠砂岩（K1）及其相当层位之底；山西组与太原组之界置于K6灰岩之上的K7砂岩（相当于太原西山的北岔沟砂岩）底或与其相当层位；下石盒子组与山西组之界置于K8砂岩（相当于太原西山的骆驼脖子砂岩）底或与其相当层位；上石盒子组与下石盒子组之界置于“桃花泥岩”及其相当层位之上的K10砂岩之底。由于本井田太原组3层石灰岩（K2、K3、K5）普遍发育，层位稳定，因此说原报告对太原组地层的对比是可靠的。在二叠系地层中，自下到上有7层发育较好的砂岩和一层桃花泥岩，可作为划分二叠系地层的标志层。由于这8层标志层发育比较明显，易于鉴别，因此，原报告对二叠系地层的对比也是可靠的。图1-2 成庄矿综合柱状图1.2.2地质构造褶曲：受区域构造的影响，区内褶曲多为幅度不大两翼平缓，开阔的背向斜及较小的短轴背向斜构造成庄北背斜：位于井田中部，由成庄北向西北延展。一直穿过井田西部边界。地表大部分被黄土掩盖，据3号煤层底板等高线图显示，背斜轴向280，延伸长度超过8000m左右,波幅35m左右。北翼地层倾角5,南翼地层倾角7左右,局部12,为向西倾伏的背斜构造。井下北翼+630辅助运输大巷和北翼总回风大巷,均横穿背斜轴部。据北翼+630辅助运输大巷揭露,在此处该背斜为一倾伏背斜,轴部伴有许多小型褶曲及小型正断层, 轴部地层起伏不平,轴向330，倾角36。据北翼总回风巷大巷揭露，该背斜在此处为倾伏背斜，轴向280，南翼地层倾角12,北翼地层倾角36，轴部伴有小型断层和陷落柱，轴部地层平缓。本井田位于太行山复背斜西翼，沁水盆地东翼南端。为阳城山字形结构体系脊柱部分南端东侧及马蹄形盾地的北侧与新华夏构造体系的复合部位。北西向压扭性开阔背向斜褶曲伴有少数褶曲轴向近似垂直的张性断裂和与褶曲斜交的扭性断裂。井田内构造主要为走向北东逐渐转折为北东向，倾向北西的单斜构造。井田内地层平缓，倾角310，一般在8以内。本井田从地质勘探阶段到成庄矿建成投产9年来，没有见到断层及其他地质构造。总的说来，本井田构造比较简单。1.2.3井田水文地质成庄井田从水文地质单元上来讲，属延河泉域。延河泉是我省较大的岩溶大泉之一，它位于阳城县东冶乡延河村北沁河西岸。高出河面约5m，出露地层为奥陶系中统上马家沟组灰岩，泉水沿上马家沟组灰岩底部涌出，其单泉平均流量为3.1m3/s。延河泉泉口出露标高463.78m，泉水流量受降水影响大，不稳定系数为2.3。由于受地层岩性、地质构造、岩溶、地形和水文网的控制，整个泉域构成一个完整的从补给、径流到排泄的地下水流域。中奥陶统厚层石灰岩是组成延河泉域的主要含水层，沁水向斜使泉域地层构成南部向北，东西两侧向中间倾斜的储水构造。泉域的东边界为晋获断裂带；西边界为震旦系变质岩；南边界为山西与河南间的天然分水岭（老地层出露段）；北边界为寺头断层。延河泉域东邻晋城三姑泉域，东北靠长治辛安泉域、北倚洪洞广胜寺泉域，总面积为2990km2，其中奥陶系出露面积1316km2。成庄井田位于长河上游一带，在区域水文地质上，属长河径流带的中上游。井田内上、下马家沟组岩溶十分发育，有大的溶洞，据钻孔揭露，溶洞内有大的涌沙现象。岩溶地下水的补给来自东部和东北部高平一带的灰岩裸露区和浅埋区的降雨入渗补给，以及丹河上游径流灰岩区和断裂的渗漏补给。由于晋获断裂带（延河泉域东边界）以大阳为界，分为南北两段，南段为阻水断裂，北段为透水段，在高平一带为导水断裂，岩溶地下水处于分流状态，一部分地下水补给成庄地区，一部分流向三姑泉。因此，成庄井田内的岩溶地下水资源极其丰富。井田内岩溶地下水供水井出水量极其可观，单井出水量达22002800m3/d。井田内的区域地下水，除奥陶系岩溶水外，还有石炭系薄层中厚层石灰岩裂隙水和二叠系砂岩裂隙水，以及第四系冲积层孔隙水。但这部分地下水分布范围局限，一般水量不是很大。现简述如下：（一）第四系冲积层孔隙潜水主要分布于盆地及河、沟谷地带，含水量变化较大，7-9月份为富水期， 1-4月份为贫水期，靠大气降水及季节性水流补给，仅供当地人畜饮用水用。在无污染地区，水质一般良好，多为重碳酸硫酸钙镁型水，PH值7.127.8左右，总硬度181.62309.42mg/L。受污染区则水质变坏。（二）二叠系砂岩裂隙水和石炭系裂隙岩溶水，赋存于二叠系砂岩及石炭系灰岩中的裂隙岩溶中。二叠系含水层主要是厚层砂岩中裂隙含水，隔水层为底部的泥岩和砂质泥岩。在二叠系分布较广的山区，其沟谷及两岸常有下降泉出露，泉水出自砂岩层中，水量随季节性变化很大。在无污染地区水质良好，常作为当地供水水源。水源类型为重碳酸硫酸钾钠钙镁型水，PH值7.47.8，总硬度：56.16237.6mg/L，井下资料428.04mg/L。石炭系含水层分布在层位稳定，厚度大，岩溶裂隙发育程度变化较大的厚层石灰岩中，其富水性变化也很大。一般与石灰岩所处位置及岩溶发育程度有关，岩溶发育程度又与地形地貌、地质构造、地下水动力条件有关。所以，富水段多分布于盆地、沟谷及地质构造较为发育地区，区内在上覆地层厚度大于50m，且距河谷较远的地段，往往富水性很少。水质多为重碳酸硫酸钙型水，局部受煤系地层中尤其是煤中的硫分的影响，水质发生变化，多为硫酸重碳酸钙镁型水。PH值7.4，总硬度122.76309.42mg/L。（三）奥陶系石灰岩岩溶水主要赋存于中奥陶统上、下马家沟组石灰岩中，尤其赋存于下马家沟组石灰岩中。该组石灰岩厚度巨大，岩溶裂隙发育，溶蚀强烈，层位稳定，补给充分，富水性极强。地下水总的径流方向是由东北、西南、西部向延河泉水排泄带流动。富水性也是由东北、西南、西部向延河泉水排泄带渐渐变强。中南部好于其它部位。相对隔水层为中奥陶统底部之含石膏脉的泥质灰岩。水质类型属重碳酸钙型或重碳酸硫酸钙镁型水，PH值7-7.5左右，总硬度162.6441.07mg/L。井田内奥陶系峰峰组基本不含水。井田位于太行山复背斜西翼，沁水煤田南端，总体为一向西倾斜的单斜构造，奥陶系二叠系由东向西依次出露。井田内主要含水层（组）有：1、奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层井田内奥陶系中统主要由中厚层状石灰岩组成，夹薄层泥质灰岩，出露于井田东侧，峰峰组基本不含水，可视为隔水层，含水层主要为上、下马家沟组，富水性强，埋深从东北部向西南逐渐加厚，地下水总的流向为北东南西。据钻孔资料，单位涌水为0.714.22L/sm。井田东部施工的供水水源井，单井出水量为22002800m3/d，水位标高454.70m516.10m，总硬度为4261158mg/L,矿化度为0.51.5g/L,属HCO3SO4CaMg型水，是矿区的主要供水水源。相对隔水层为中奥陶统底部的含石膏脉的泥质灰岩。2、石炭系上统太原组石灰岩岩溶裂隙含水层组太原组间夹的K2、K3、K4、K5等石灰岩为该组主要含水层，从钻孔揭露的岩层来看，单层厚度一般为2m10m。受补给条件的限制，裂隙发育较差，一般富水性弱。K2、K3石灰岩单位涌水量为0.0110.058L/ sm，水位标高691.40m709.32m。K5石炭岩深部和浅部的富水性变化很大，浅部单位涌水量为0.523.43L/sm，而深部为0.00090.007 L/sm，水位标高为750.58m847.25m。矿化度为0.450.65g/L，属HCO3CaMg型水。建井初期，井巷揭露K2、K3、K4、K5等石灰岩时，均有涌水、一次最大涌水量为152.51m3/h。隔水层：本溪组广泛发育有铝土泥岩，其层位稳定。厚度一般为7.86m，是良好的隔水层，既可阻隔上部各含水层水下漏，也可阻挡奥灰岩溶承压水向上部含水层充水3、二叠系山西组、石盒子组砂岩裂隙含水层山西组以K砂岩为主要含水层，富水性弱。石盒子组地层出露于井田西部，以K8、K10、K12、K13等砂岩为主要含水层，裂隙较发育，富水性较好。2005年4月该矿施工的两个水文孔（东坡、段河）钻孔抽水试验成果见表5-2-1。 表1-1 东坡、段河钻孔抽水试验成果表水文钻孔地点抽水层位抽水试验段（m）含水层厚度（m）影响半径（m）渗透系数（m/d）单位涌水量（L/sm）段河石盒子组43.10189.0871.7347.350.02890.020山西组43.10264.0786.2856.580.02490.024东坡石盒子组53.50 288.1670.1498.790.05240.042石盒子组山西组288.16380.2393.9874.320.04580.042上述资料表明，山西组砂岩裂隙含水层之间因为有厚的泥岩、砂质泥岩相隔，水力联系差，富水性弱。水质类型为HCO3K+Na型水，矿化度为0.310.55g/L。而石盒子组砂岩裂隙含水层虽然各砂岩层之间夹有多层砂质泥岩，泥岩作为隔水层，但由于埋藏极浅，钻孔在施工过程中，消耗量急剧增加，孔内不返水，砂岩裂隙发育。地下水的补给来源主要为侧向补给。其水质类型为HCO3K+Na型水，矿化度为0.310.61g/L。4、第四系冲积层孔隙含水层及风化带裂隙含水层第四系孔隙水主要分布于长河、史村河河谷中，砂砾层厚约10m，富水性较强，据水井简易抽水资料，单位涌水量为0.2284.64L/sm。但受季节影响、变化较大、富水期为79月份，贫水期为14月份。基岩风化带裂隙含水层受风化裂隙发育程度的影响，据钻孔揭露资料，井田内浅部较发育，越往深部发育程度越差，风化带下部的厚层泥岩、泥质砂岩裂隙不发育，作为隔水层，阻隔了上部风化带裂隙含水层与下部石盒子组含水层之间的水力联系。厚约27.70m38.23m，单位涌水量为0.0560.109L/s m，渗透系数0.1270.25m/d，影响半径为15.82m36.48m，属HCO3K+Na型水，矿化度0.29 g/L。需要特别指出的是：石炭系中统本溪组底部铝土泥岩和各不同时代的砂质泥岩、泥岩等，在发育良好、厚度稳定，不受构造破坏区域，均为良好的隔水层。（二）井田内地质构造的水文地质特征井田内大中型断层（落差大于20m）从勘探阶段到成庄矿建成投产至今尚未发现。但小型断层较为发育，尤其是落差小于5m的小型高角度（6075）正断层较为发育。这些断层虽然导水性弱，但在井田西部煤层带压开采区，可能成为奥灰岩溶水进入巷道和采掘工作面的导水通道。因此在井田西部各煤层带压开采区开拓生产时应引起高度重视。同时也要注意这些小断层在一定条件下也可能成为各含水层之间的导水通道。因此在开拓生产时应注意和预防断层导水事故的发生，必须在断层附近采取有力措施，以防止断层把各含水层之水导入矿井。井田内陷落柱较发育，从勘探阶段到成庄矿建成投产至2004年底共发现陷落柱95个，由此说明本井田陷落柱较为发育。但陷落柱分布无规律，以中、小型圆形及椭圆形为主，与围岩呈锯齿状接触，长短轴之比一般为13。它属奥灰岩溶塌陷所致，对煤层破坏程度较大，在其周围煤岩层中形成许多裂隙及小型断层。为构通奥灰岩溶水和各含水层之水创造了良好的通道。在井田西部煤层带压开采区陷落柱有导通奥灰水的可能，应引起高度的注意。因此在煤层带压开采区，应采取探水前进、留设防水煤柱等措施，防止透水事故的发生，确保安全生产。二、充水因素长河由东北向西南从井田东缘流过。井田东南部的史村河、河底河等长河支流由西北向东南注入长河。井田内沟谷纵横，松散层广泛分布，蓄水能力强，第四系潜水丰富。另外，刘村、常坡二座水库也分别建在史村河、河底河上游。由于井田东部煤层抬高导致煤层埋藏较浅，在井田东部3号和9号煤层出现露头，在井田东部边缘处不远15号煤层也出现露头。3号煤层距地表隔水层厚度变薄，地表水对3号煤层的开采具有较大威胁。因此在开采露头附近的煤层时要防止水害发生，确保安全生产。井田西部常店河属于季节性河流，在雨季要注意防洪，经常观测地表裂缝塌陷，及时填堵，防止地表水贯入矿井。3号煤层充水因素1地表水回采3号煤层时，工作面会受到地表水的威胁，造成工作面涌水量增大，地表水主要有塌陷裂隙导致地表沟谷第四系砂砾石层形成的潜水、地表河流、地表水体等。特别是在雨季地表水相对富集。根据成庄矿20002004年矿井涌水量统计，其涌水量之峰出现在9-12月份，最大涌水量出现在12月份为395m3/h。雨季为6、7、8三个月，涌水量滞后2-4个月。雨季是矿井防治水工作的重点。23号煤层上覆砂岩裂隙水3号煤层的顶板二叠系山西组，石盒子组砂岩富水性较好，尤其是三、四盘区西部，上覆砂岩富水性好。当巷道开拓时，由于压力释放，上覆岩层裂隙水会沿导水裂隙渗透入工作面，造成顶板淋水较大，但一般过一段时间后均会疏干。当回采造成大面积塌陷时，会造成采煤工作面涌水量加大。3老窑、小窑采空区和本矿采矿区积水老窑、小窑采空区和相邻矿井由于开采时间久远，局部很可能积水比较严重。但是它们的积水情况和涌水量大小目前尚不清楚。截止2004年底成庄矿已回采了24个工作面，部分工作面内含有大量积水见3号煤层充水性图，积水主要集中在一盘区、二盘区和三盘区东部，采空区范围见3号煤层采掘工程平面图，采空区范围面积共计8.43km2，积水面积约80738m2,积水量约14200m3。当工作面布置到这些采空区附近时，由于受到采动影响，积水会沿煤层顶板、煤帮、裂隙、裂缝和小型断层渗入或导入工作面。因此当工作面掘进到这些地段时，必须制定严格的探放水措施。确保不发生透水事故。4奥灰承压水当3号煤层开拓生产到井田西部带压开采区之后，由于小型高角度正断层、陷落柱同井田东部一样比较发育，它们都有可能把奥灰水导入矿井，所以，需采取井上下勘探、三维地震勘探、井下坑透、巷道探查等措施，查清井田西部小型高角度正断层的具体位置、大小和性质，以及采取留足隔离防水煤柱，构筑挡水墙、挡水阀门等措施，防止突水事故的发生。1.3煤层及煤质1.3.1煤层赋存条件井田内主要含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组，总厚度116.97m185.15m，平均厚度141.81m。含煤11层，煤层总厚度14.23m，含煤系数10%，其中本次计算资源储量和蕴藏量的煤层有3层，总厚度11.33m。山西组厚49.83m，含煤13层，煤层总厚6.98m，含煤系数14.01%，其中有2层薄煤层不可采，唯3号煤层为可采煤层，厚5.00m，可采含煤系数12.92%。太原组厚91.98m，含煤10层，自上而下编号为5、6、7、8、9、11、13、14、15、16号，煤层总厚7.79m，含煤系数8.47%。1.3.2煤质根据煤岩和煤化学特征，井田内各煤层均属中等变质的无烟煤，按“中国煤炭分类国家标准”（GB5751-86）划分煤类，并经统计3号煤以光亮型煤为主，半亮型煤次之，颜色呈黑色，条痕为黑色，似金属光泽，致密坚硬，具贝壳状或阶梯状断口，不染手，节理裂隙较发育，且常被方解石或黄铁矿脉充填。煤的视（相对）密度介于1.431.46g/cm3之间。由于煤本身致密坚硬，加之煤层结构简单，宏观煤岩类型为均一状结构，块状构造，再加上井田内构造简单，煤层受挤压、剪切力小，所以，3号煤层成块率高。表1-2 煤层特征表地层单位地层单位岩石名称厚 度层间距（m）岩 性 特 征P1xK8细、中粒砂岩1.3033.007.3034.8深灰色，细中粒长石石英杂砂岩P1s3煤4.306.685.44厚度大且稳定6.12K7细粒砂岩0.3514.093.98深灰色，薄层状，细粒砂岩，具波状层理1.64C3t5煤01.110.4厚度小且不稳定8.33K5石灰岩1.004.482.35深灰色，致密坚硬，含星散状黄铁矿及腕足类化石，沉积稳定21.58K4石灰岩00.900.49深灰色，含泥质较多，沉积不稳定0.009煤0.150.340.25厚度小且较稳定19.48K3石灰岩0.206.192.80灰深灰色，厚层状，致密坚硬、性脆，偶夹燧石条带，产动物化石，沉积稳定6.65K2石灰岩7.1014.139.85深灰色，厚层状，致密坚硬，块状，性脆，含丰富的动物化石，厚度大且稳定0.0015煤0.120.530.3厚度大且稳定9.76K1细粒砂岩05.433.30灰灰白色，细粒砂岩，硅质胶结据2008年瓦斯鉴定情况，成庄矿全矿井瓦斯相对涌出量为14.60m3/t，瓦斯绝对涌出量为189.7m3/min，属高瓦斯矿井。1.3.2煤层瓦斯含量由于瓦斯的比重小于空气和向压强小的空间运移的特性，导致煤层中的瓦斯会在漫长的地质年代里，透过煤层和顶板及上覆岩层的空隙、裂隙向上运移扩散。煤层埋深愈深，瓦斯向空气扩散的行程（煤及上覆岩、土层）愈长，所受阻力愈强，瓦斯愈难扩散而易保存。由此可知，煤层埋藏越深以及向斜轴部的瓦斯含量相对较高；反之，煤层埋藏越浅以及背斜轴部的瓦斯含量较低。在同一层煤中，随着埋深的增加，瓦斯含量亦会逐渐增加。由此可知，井田西部3号煤层埋深比东部大，因而井田西部3号煤层的瓦斯含量比东部高日后，成庄矿矿井的瓦斯含量将会随着开采深度的增加而“与时俱增”。瓦斯的运移、扩散除与埋深、盖层厚度有关外，与其上覆岩层的透气性、孔隙大小，孔隙率，裂隙大小、断层等关系更大。陷落柱、断层附近、背斜轴部受张力影响，煤岩层会形成不同的程度的裂隙，增加其透气性使瓦斯含量不同程度地降低。煤层顶板为粗、中、细粒砂岩的