中马村矿采矿毕业设计.doc

中马村矿采矿毕业设计目 录1 井田概况及地质特征11.1 井田概况11.1.1 交通位置11.1.2 地形、地貌11.1.3 地表水系11.1.4 气象特征21.1.5 地震情况21.1.6 自然和生态环境概况21.2 地质特征31.2.1 地层31.2.2 构造61.2.3 煤层91.2.4 煤质91.2.5 水文地质101.2.6 其它开采技术条件131.2.7 井田勘查程度及开采条件评述162 井田开拓182.1 井田境界182.2 矿井设计生产能力及服务年限182.2.1 矿井地质资源量182.2.2 矿井工业资源量192.2.3 矿井设计资源/储量212.2.4 矿井设计可采储量212.2.5 矿井工作制度、设计生产能力与服务年限232.3 井田开拓方案比较242.3.1 矿井开拓方式242.3.2 矿井开拓方案比较252.4 井筒302.4.1 主井302.4.2 副井312.4.3 风井332.5 井底车场及大巷342.5.1 井底车场342.5.2 设计基本参数352.5.3 一些基本问题的确定352.5.4 线路联接计算362.5.5 轨道线路平面布置392.5.6 通过能力计算392.5.7 坡度422.5.8 确定各井底车场硐室位置423 大巷运输及设备453.1 运输方式的选择453.1.1 井下煤炭运输453.1.2 井下辅助运输453.2 矿车463.3 运输设备选型473.3.1 大巷煤炭运输设备选型473.3.2 运输上山胶带输送机的选型483.3.3 井下辅助运输设备选型484 采区布置及装备554.1 采煤方法554.1.1 采区煤层开采条件554.1.2 采煤方法选择554.1.3 采煤工艺554.2 采区布置584.2.1 首采区数目和位置选择584.2.2 首采区特征584.2.3 采区巷道布置604.2.4 采区车场和硐室布置604.3 采掘设备选型614.3.1 设备选型614.3.2 劳动组织和循环作业634.4 采区车场线路设计654.4.1 采区中部车场线路布置654.4.2 甩车场设计主要参数的选择664.4.3 甩车场线路设计685 通风和安全715.1 概况715.1.1 通风设计的基本依据715.1.2 矿井通风系统要符合下列要求715.1.3 矿井通风系统的确定715.2 矿井风量计算725.2.1 采煤工作面实际需风量725.2.2 掘进工作面所需风量745.2.3 峒室实际需风量745.2.4 风速验算755.3 矿井通风设备选型765.3.1 计算原则765.3.2 计算方法765.3.3 计算矿井的总风阻及总等积孔795.3.4 扇风机选型805.3.5 矿井安全技术措施836 矿井建设工期856.1 指标选取856.2 关键线路856.3 工期计算86致 谢90参 考 文 献9141 井田概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 交通位置中马村矿地处焦作煤田中部,位于河南省焦作市东北部8公里，行政隶属焦作市马村区待王镇管辖。本区煤矿铁路专用线与新（乡）焦（作）铁路在待王站接轨；矿区交通便利地理座标东经113162-1132211，北纬351537-351911。交通位置详见图1-1。 图1-11.1.2 地形、地貌中马村矿在地貌上属于太行山东南麓的山前冲、洪积缓倾斜平原，西北高东南低，地形简单。最高海拔标高位于08剖面线北西端，为163.00m，最低海拔标高位于矿区东南部边界3号拐点处，为111.00m，相对高差52.00m。有利于大气降水的迳流和排泄。1.1.3 地表水系本区属海河流域卫河水系。区内属山前冲、洪积缓倾斜平原，由北向南逐渐下降，地面坡度相对较大，迳流条件较好，无常年性地表水体。区内中部山门河，发源于北部太行山区，以南北方向纵贯全区，河道宽70200m，河深57m，河床坡度为2，该河平时干涸无水，惟雨时有短暂洪流，但未曾出现过洪水溢出河岸现象，据1956年8月31日在白庄附近观测，其洪流量为5.83m3/s。1.1.4 气象特征据焦作市气象资料，本区属暖温带大陆性半干燥季风气候。春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季阴雨凉爽，冬季寒冷干燥，四季分明。多年平均降雨量594.40mm，日最大降雨量为151.80mm（1963年8月8日）；年最大降雨量为1107.70mm（1975年），年最小降水量248.40 mm（1983年），降雨多集中在7、8月份，约占全年降雨量的45%。多年平均蒸发量为2033.50mm，相对湿度66.25%，绝对湿度12.89毫巴。年平均风速3.10m/s一般风力2-3级，以西北风和东北风为主，最大风力为9级，最大风速24m/s。最大冻土深度19cm，冻土期多集中在12月份和元月份。1.1.5 地震情况据焦作市地震局资料，本区历史上未发生大的破坏性地震。该区地震裂度为7度。1.1.6 自然和生态环境概况焦作矿产资源品种较多，储量较大，质量较好，经过普查的矿产资源有40余种，占全省已发现矿种25%，探明储量的有煤炭、石灰石、铝矾土、耐火粘土、硫铁矿等20多种，其中煤田东起修武，西至博爱，南接武陟，东西长65公里，南北宽20公里，保有储量32.4亿吨，为单一的优质无烟煤 。焦作市水资源丰富。有群英水库、青天河水库、白墙水库、顺涧水库等较大水库，地表水资源充裕；焦作市还是天然的地下水汇集盆地，已探明地下水储量35.4亿立方米。建设中的南水北调中线工程也将从焦作通过。丰富的水资源在中西部地区是不可多得的。焦作区内地貌类型较全，自北向南，山地、丘岗、平原、滩涂皆备。全市已开发利用的土地资源分为耕地、林地、草地、工交建筑用地等四大类，其中耕地面积为257.9万亩，境内有约500平方公里的山前岗地和砾石倾斜平地，其地质坚硬稳固，地层耐力巨大，工程地质和区域定性好，且近邻矿点、水源、交通干线和城镇，是极为理想的工业用地。1.2 地质特征1.2.1 地层本区属全掩盖区。据矿井和钻孔工程揭露，发育地层由老至新有奥陶系中统马家沟组（O2m）、石炭系中统本溪组（C2b）、上统太原组（C3t）、二叠系下统山西组（P1sh）、下石盒子组（P1x）、上石盒子组（P2s）和第三、四系（Q+N），现分述如下： （一）奥陶系中统马家沟组（O2m）在区外北部奥陶系中统马家沟组（O2m）有大面积出露，为煤系地层沉积基底，其下部为灰色中厚层状灰岩，夹少许角砾状灰岩及黄绿色泥灰岩；上部为青灰色、深灰色中厚层灰岩、白云质灰岩夹薄层状灰岩。厚度大于100.00m。（二）石炭系（C）1、中统本溪组（C2b）在区外北部有零星出露，由灰色、深灰色铝土质泥岩、泥岩及灰白色中粗粒砂岩组成。其中铝土质泥岩具鲕粒结构，含黄铁矿结核。底部常为中粗粒砂岩或砂砾岩。本组厚度为7.9441.30m，平均24.66m，以滨海泻湖相沉积为主。本溪组与下伏奥陶系中统马家沟组为平行不整合接触。2、上统太原组（C3t） 为区内主要含煤地层之一，在区外北部有零星出露，由灰、深灰色中厚层状石灰岩、深灰色泥岩、砂质泥岩、砂岩和煤层组成。共含煤6层，可采煤层集中于中下部，其中一2煤层为大部可采煤层，一5煤层为局部可采煤层，其它煤层偶见可采点。本组平均厚度为86.36m.太原组与下伏本溪组为整合接触。（三）二叠系（P）本区二叠系含煤地层平均厚度620.62m，从下而上为山西组、下石盒子组和上石盒子组。含七个煤组（段）其中二煤组含主要可采煤层，其它煤组均不具有工业价值的可采煤层。1、下统山西组（P1sh）自L9灰岩或硅质泥岩顶至砂锅窑砂岩底，为一套灰黑灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及中细粒砂岩为主组成的含煤地层，即二煤组。平均厚度为83.94m，与下伏太原组为整合接触。2、下统下石盒子组（P1x）据区内钻孔揭露，由灰色泥岩、砂质泥岩、铝土质泥岩和砂岩组成，与下伏山西组为整合接触。据其沉积特征可分为三、四、五、六等四个煤段。 三煤段自砂锅窑砂岩（Ssh）底至四煤底板砂岩（Ss）底。底部为中粗粒砂岩（俗称砂锅窑砂岩Ssh），厚0.4016.78m，平均5.65m，含黑色泥质包体和泥质条带，局部见石英细砾，硅钙质胶结，交错层理，为下石盒子组与山西组的分界标志层。下部为浅灰紫灰色铝土质泥岩（俗称小紫泥岩），具鲕状结构，鲕粒成分为菱铁质，易于辨认，为本区辅助标志层。中上部为深灰色泥岩、砂质泥岩与砂岩互层，含少量植物化石碎片及菱铁质鲕粒。三煤段厚80.37131.50m，平均101.44m。三煤段以三角洲平原湖泊相沉积为主。 四煤段下部为四煤底板砂岩（Ss），厚2.6022.48m，平均10.59m，岩性为灰灰绿色厚层状细中粒长石石英砂岩，含石英细砾和泥质团块，泥质胶结，具交错层理，为本区主要标志层之一。中部为灰灰绿色砂质泥岩、泥岩夹粉砂岩及细中粒砂岩。上部为浅灰白灰绿色泥岩、砂质泥岩及粉细砂岩，具紫斑，局部含鲕粒和植物化石。区内本段不含煤层。四煤段厚度为52.6999.50m，平均79.33m。四煤段下部为三角洲分流河道及河口沉积，中上部为三角洲平原相沉积。 五煤段底部为浅灰、灰白色厚层状中粗粒岩屑砂岩，含肉红色长石及泥质团块，具板状交错层理，硅质胶结，为四煤段与五煤段分界砂岩。下部为深灰色泥岩、砂质泥岩及紫斑泥岩。中部为灰、深灰色泥岩、砂质泥岩及薄层细粒长石石英砂岩。上部为灰色中粒砂岩及泥岩、紫斑泥岩，砂岩具大型板状交错层理，层面富集菱铁质。五煤段不含煤层。本段厚度为56.2586.89m，平均69.10m。五煤段上部和下部以分流河道沉积为主，中部主要为三角洲平原相沉积。 六煤段以灰、深灰色泥岩、砂质泥岩及灰、灰白色厚层状细、中粗粒砂岩组成，泥岩局部具紫斑和菱铁质鲕粒，煤层不发育。底部为浅灰、灰色中粗粒砂岩，为五、六煤段分界砂岩。本段厚63.8891.79m，平均77.81m。3、上统上石盒子组（P2s）据区内钻孔揭露，该段地层仅保留七、八煤段，与下伏下石盒子组为整合接触，区内保留地层最大厚度222.00m,现分述如下： 七煤段以灰、灰绿、深灰色泥岩、砂质泥岩为主，夹细、中粒砂岩及粉砂岩，泥岩具紫斑，含菱铁质鲕粒。底部为灰白、灰绿色厚层状中粒长石石英砂岩，具大型板状交错层理，含石英细砾和泥质包体，俗称田家沟砂岩，为上、下石盒子组的分界标志层。顶部夹15层硅质泥岩。本段不含煤层。本段厚84.00112.00m，平均99.00m。 八煤段以灰、深灰色砂质泥岩、泥岩为主，具紫斑，夹细中粒砂岩及粉砂岩，局部含炭质及植物化石。底部为灰、浅灰色厚层状中细粒砂岩，含石英细砾，硅质胶结，为八煤段与七煤段的分界砂岩。本段保留最大厚度110.00m.（四）第三、四系（q+N）以浅黄、棕红、黄色砂质粘土、亚粘土、亚砂土及砂砾石层组成，含钙质结核。厚27.25112.92m。平均76.12m，与下伏各时代地层为角度不整合接触。该矿所处位置地质柱状图如下图 12所示： 图12 中马矿地质柱状图1.2.2 构造中马村矿位于焦作煤田中部，西南部及南部处于九里山断层（F14）下降盘，西部紧依凤凰岭断层，本井田构造格局受上述两条大断裂影响和控制。矿区总体构造形态为一缓倾斜的单斜构造，断层较发育，地层走向40100，倾向130190，倾角814。区内以断裂构造为主，均为高角度正断层，且以近东西和北东向断层为主，局部发育北西向正断层。区内无岩浆岩。区内西部断层较多，东部断层较少，全区构造复杂程度属中等。区内共发现落差10m以上断层28条，均为正断层。分为近东西向、北东向和北西向三组。现将主要断层分述如下：（一）近东西向断层区内落差10m以上的近东西向断层7条，均为正断层。1、中二断层：位于矿区西南部，是九里山主干断层（F14）的羽状断层。断层在区内延伸长度1.90km。断层走向90，倾向0，倾角60左右，落差1054m。中74孔在孔深299.00313.10m处见破碎带，缺失山西组中上部岩层约18.00m；中67孔在孔深267.50m270.90m见断层破碎带，缺失下石盒子组砂锅窑砂岩上部岩层约23.00m；610孔在孔深112.00132.00m见断层破碎带，缺失下石盒子组中部岩层52.00m；中76孔在孔深345.70348.30m见断层破碎带，缺失山西组中上部地层54.00m左右。该断层西端交于中一断层，东端交于九里山断层，已查明。2、中四断层：位于矿区中部，属九里山主干断层（F14）的羽状断层。该断层延伸长度0.80km，断层走向98107，倾向188197，倾角60左右，落差049m。中43孔于孔深391.96398.66m见断层角砾岩，山西组香炭砂岩与L9上部岩层相接，缺失山西组地层49m，二1煤层断失；中43孔向西100m处井底车场岩巷见该断层。断层沿走向向东落差逐渐增大，并交于九里山断层，向西尖灭，已查明。3、南中四断层：位于矿区西部，与中四断层倾向相反，组成小型地堑，属九里山主干断层的羽状断层（F14）之一。该断层延伸长度0.40km，断层走向102，倾向12，倾角60左右，落差032m。中37孔于孔深383.74400.86m见断层破碎带，缺失山西组地层约32m，二1煤层断失；中34孔于孔深214.00248.00m见断层破碎带，缺失下石盒子组中部地层约36m。该断层已查明。4、中五断层：位于矿区中部，是九里山主干断层（F14）的羽状断层之一。在区内延伸长度1.25km。断层走向9598，倾向185188，倾角70左右，落差070.00m。2-5孔在孔深207.20208.00m见断层破碎带，缺失下石盒子组中部地层约37.00m。三维地震时间剖面T2波错断明显，断点、断面清晰可见。该断层向西延伸渐尖灭，已查明。5、中六断层：位于矿区中部与中五断层平行，为九里山断层（F14）的羽状断层之一，区内延伸长度1.00km，向西于2-5孔东部尖灭。断层走向9598，倾向185188，倾角70，落差025m，主要依据3-6与K25孔二1煤层底板标高明显不连续，未控制。（二）北东向断层区内落差10m以上的北东向断层有11条，均为正断层。1、九里山断层（F14）：该断层是焦作煤田的主要断层之一。也是焦作矿区的中马村煤矿、冯营煤矿、方庄煤矿、韩王煤矿、演马庄煤矿、九里山井田、白庄煤矿、及古汉山井田的主要自然边界。2、李庄断层：位于矿区东北部，该断层与李庄分支断层组成阶梯状断层组。区内延伸长度4.60km。断层走向2855，倾向298325，倾角70左右。断层落差0120.00m，从中部向东北和西南方向延伸落差渐趋减小，西南部延伸出区外尖灭。601孔于孔深166.00174.00m处见断层角砾岩，缺失下石盒子组底部及山西组上部地层约57m；701于孔深218.00246.00m见断层角砾岩，山西组二1煤层上部地层直接与奥陶系灰岩相接触，二1煤层断失，缺失山西组中下部、太原组、本溪组及奥陶系上部灰岩共约185m；马35孔下石盒子组与太原组上部地层接触，二1煤层断失，缺失地层80m；马42孔二1煤层底板遇断层,缺失太原组地层40m；马21孔及5-3孔二1煤层底板遇断层，缺失太原组及本溪组地层分别约80m、70m。该断层已查明。（三）北西向断层区内落差10.00m以上的北西向断层共10条，均为正断层。1、凤凰岭断层：位于中马村矿区西南部边界附近，区内延伸长度2.10km。断层走向282288，倾向192198，倾角70左右，落差160.00270.00m。区内中64孔在孔深564.63569.24m见断层破碎带，下石盒子组下部岩层与奥陶系马家沟组接触，二1煤层断失，缺失地层约270.00m；中13孔在孔深231.69341.98m处见断层破碎带，缺失下石盒子组中下部地层约250.00m；中82孔缺失下石盒子组中下部地层约160.00m；在韩王井田有万75、万74、万77、万78孔间接控制。该断层已查明。2、中一断层：位于凤凰岭断层北部，与凤凰岭断层大致平行。区内延伸长度1.55km。断层走向270296，倾向180206，倾角60左右，落差065.00m。中70孔在孔深447.90453.70m见断层破碎带，二1煤层断失，缺失山西组中下部及太原组上部地层约58.00m；中72孔在孔深396.70m见断层破碎带，缺失下石盒子组下部地层约65.00m。中14孔在孔深270.74273.40m见断层破碎带，缺失下石盒子组下部地层约34.00m；604孔在孔深306.50308.30m见断层破碎带，缺失下石盒子组下部地层约40.00m。该断层东南端交于九里山断层，西北方向延伸尖灭，已查明。3、中三断层：位于矿区西南部主、副井附近，属九里山主干断裂的羽状断层之一。延伸长度约1.10km。断层走向280303，倾向190213，倾角60左右，落差20.0050.00m。614孔在孔深282.00283.00m见断层角砾岩，缺失下石盒子组地层约50.00m；0805孔在孔深276.00283.00m见断层角砾岩，缺失山西组二1煤层上部地层约20.00m；沿走向在井底车场岩巷中多处见到该断层。断层北西端交于李贵作断层，东南端交于九里山断层，已查明。矿井各断层特征见表11。 表11断层名称性质走向倾向倾角落差延展长度控制程度可靠程度九里山正断层NENW7025A+9B+5C可靠中五正断层NESE70186308A+2B+2C可靠DF1正断层东西S7552103A+2B可靠DF2正断层NESE707902A+B可靠DF3正断层东西S7031003BDF4正断层NESE6551903A+2B可靠DF5正断层NESE653852A+BDF6正断层东西S7031103BDF7正断层NESE7531601A+2B+1CDF8正断层NWNE7562001A+1B+1C较可靠DF9正断层NWNE6541701B+2CDF10正断层NESE7031001A+2CDF11正断层东西S6552603A+2B可靠DF12正断层NESE7082503A+1B+1C可靠DF17正断层NESE7572605A+3B可靠DF22正断层NWSW7031001B+2CDF23正断层NWNE703801A+1B+1CDF24正断层NESE6541701A+2B+1CDF25正断层NESE6561601A+3B+C较可靠DF26正断层NESE703703B1.2.3 煤层（一）煤系地层矿区内含煤地层为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组，含煤地层总厚170.30m，太原组为一煤组，山西组为二煤组。共含煤13层，煤层总厚8.93m，含煤系数为5.24%。其中山西组下部的二1煤层为全区可采煤层，太原组下部的一2煤层为大部可采煤层，一5煤层为局部可采煤层，可采煤层总厚7.61m，可采含煤系数为4.47%。（二）煤层二1煤层位于山西组下部，下距太原组顶部L9灰岩或硅质泥岩11.95m左右，距L8石灰岩28.00m, 厚0.1013.53m，平均5.90m。一5煤层位于太原组中部，上距二1煤层66.11m，距L8石灰岩30.43m，下距L2石灰岩18.22m。煤层厚度为03.96m，平均0.98m。一2煤层位于太原组底部，上距二1煤层96.76m，距L8石灰岩61.08m，距一5煤层29.95m，煤层厚度为03.43m，平均1.80m。1.2.4 煤质（一）煤的物理性质二1煤为黑色至灰黑色，条痕黑色，层状构造，以条带状结构为主，鳞片状结构次之，上下部为局部粉粒状，似金属光泽，贝壳状、参差状断口。煤的真密度为1.67t/ m3，视密度为1.50t/ m3。一5煤和一2煤为黑色，条痕黑色，以块状煤为主，似金属光泽，参差状及阶梯状断口，似层状构造，条带状结构，煤层裂隙较发育，并充填方解石细脉，煤中含较多黄铁矿结核。煤的真密度分别为1.56 t/ m3和1.73 t/ m3，视密度分别为1.50 t/m3和1.56 t/m3。（二）煤的化学成分二1煤、一5煤和一2煤原煤元素分析结果见表12，各煤层元素组成均以碳元素为主，次为氢元素。表12 各煤层元素分析结果表 煤层原 煤（%）CdafHdafNdaf(O+S)daf二159.29-78.0069.752.22-3.112.750.47-1.160.761.45-4.012.46一583.333.070.991.68一265.72-75.5869.292.50-3.012.780.51-0.810.600.29-5.352.14（三）煤种由此可以看出二1煤为低灰、特低硫、低磷、高熔灰分的粉粒状煤，以瘦煤为主，有少量贫瘦煤。（四）煤的可选性根据中马矿生产大样筛分结果，二1煤以粉粒状为主，约占65%，中小块占26%，大块及特大块含量较少。根据浮沉试验结果，粒变50-0.5mm粒级的煤以1.3-1.5比重级产率较高，占6782%，精煤灰分为9.13%，分选比重0.1，产率19.54%，应属中等可选到易选。煤质分析如表13 所示。 表13 二1煤精煤煤质分析表项 目最小值最大值平均值总 数水份Wf%0.371.951.0630灰份Ag%3.169.296.7430挥发份Vr%14.6016.6115.1930全硫SgQ%0.210.390.3222发热量卡/gQgDT79008243810917QYDT86688760872020胶质层X13.7034.5021.9021Y010.504.2520粘结指数G57634251.2.5 水文地质焦作煤田位于太行山隆起带与华北平原沉降带之间的过渡地段，属太行山东南麓山前冲、洪积缓倾斜平原，总的地势为西北高东南低，微向东南倾斜。中马村井田处在焦作煤田的浅部，总的地势倾向与煤田一致，地形相对高差约52m，沟谷不甚发育，地面较为平坦。由于该区受北东向、北西和近东西向三组高角度断裂的影响与控制，基岩地层被切割破碎，导致各含水层之间发生了一定的水力联系。因此，区域水文地质条件甚为复杂。本区地下水除接受大气降水与隐伏露头区附近第三、四系孔隙水在“天窗”地段的补给外，主要为来自太行山区的侧向迳流补给。煤田位于区域地下水迳流带，据区域水文地质资料，西北部山区补给区，石灰岩面积1000多平方公里，基岩大面积裸露，以透水性良好的寒武和奥陶系碳酸盐岩为主，具有良好的天然补给条件。因而，地下水通过岩溶与断裂发育带汇集于山前煤田下部，由于受到近东西向压性断裂与石炭、二叠系弱透水岩体的阻隔和导向，转而向东、东南运移，排泄于区外。按照地层的岩性、厚度、含水空间特征及埋藏条件等，区内可划分三种类型的含水岩组，即第三、四系砂、卵砾石孔隙含水岩组，二叠系砂岩裂隙含水岩组，奥陶系及石炭系灰岩岩溶裂隙含水岩组。太古界火成岩、变质岩及元古界震旦变质岩含水岩组，从区域水文地质角度看，由于富水性极弱，故可视为区域隔水层基底；而第三、四系，二叠、石炭系地层中的泥质碎屑岩类则可视为相对隔水层。（一）主要含水层与隔水层1、奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层由角砾状灰岩、厚层状石灰岩、白云质灰岩和泥灰岩组成。据以往勘查资料，其厚度约为400m，山门河实测剖面资料出露厚度为234m。上距二1煤层底板110m左右。该地层岩溶裂隙发育，联通性好，水压高，富水性很强，但不够均一，一般在顶界面以下50m为古风化带，岩溶裂隙发育，是地下水运移、富集的主要层段。顶界面以下100150m为又一岩溶发育层段。本区共有30个钻孔揭露该层段，揭露厚度6.67230.55m，以往勘查该层位冲洗液均有不同程度消耗与漏失现象，证实了灰岩裂隙岩溶比较发育，富水性强的特点。据中15、中17水位观测孔2004年1月观测，水位标高为+89.10+90.30m。2、本溪组铝土质泥岩隔水层由铝土质泥岩、薄层砂和砂质泥岩组成。厚7.9441.30m，平均厚度为24.66m，岩性致密，透水性差，是O2m 灰岩含水层与太原组下段灰岩含水层之间的主要隔水层。由于沉积厚度较薄，又被后期构造破坏，局部失去了隔水作用，使上下层灰岩水发生了一定的水力联系，但在地层连续完整的情况下，仍具有良好的隔水性能。3、太原组下段灰岩含水层组由L13 灰岩组成，其中L12灰岩层位稳定，厚度较大，L3灰岩层位不稳定，厚度较薄。一般L2 与L3灰岩之间夹有砂岩或砂质泥岩。钻孔揭穿该层段厚度为920m，平均12 m。上距二1煤层约在75m左右，下距O2m灰岩25m左右。灰岩岩溶裂隙较发育，钻孔揭露灰岩岩溶溶洞直径0.101.47m。 又据钻孔太原组灰岩抽水试验，其渗透系数为0.0213.48m/d，观测孔静止水位标高为+98.67 m，富水性强，与O2m灰岩水存在有一定的水力联系。在焦作矿区曾多次发生该层段灰岩岩溶水突水淹井事故，单位水压突水量为4.510.17m/min.kg/cm2。本矿也发生过4次突水，突水量为1.00128.00m/min，目前水位标高在+85m左右。4、太原组中段隔水层由泥岩、砂质泥岩和砂岩及薄层灰岩组成，厚度1530m左右，是阻隔太原组上、下段灰岩含水层之间水力联系的主要隔水层，由于后期构造的破坏，在断裂附近失去了隔水作用，使太原组上、下段灰岩水发生了水力联系，但仍具有一定的隔水作用。5、太原组上段灰岩含水层由L7L9灰岩组成，其中L7与L9灰岩层位不稳定，厚度较薄，以L8灰岩为主要含水层。厚度3.9412.54m，平均7.78m，岩溶裂隙比较发育，以往揭穿L8灰岩的钻孔中揭露溶洞直径0.30.5m，在施工过程中，钻孔冲洗液消耗量多大于上覆其它基岩层段。本含水层为二1煤层底板直接充水含水层。本矿生产过程中共发生73次突水，其中51次为L8灰岩水，突水量为0.3105m/min，约占总突水次数的70。从突水量看该含水层富水性强弱不均，2004年12月25日观测孔水位标高+5.24137.76m。 据以往抽水试验资料，钻孔单位涌水量为0.001994.24l/s.m，渗透系数为0.023513.15m/d，矿化度0.330.95g/l。说明该含水层富水性比较强，但极不均一，不易疏排，是对二1煤层开采造成威胁的主要含水层段。6、二1煤层底板隔水层二1煤层底面至L9灰岩顶面之间由泥岩、砂质泥岩和砂岩组成，厚度为1040m，一般20m左右，似有浅部较厚而向深部变薄的沉积特征。该层段岩石空隙不发育，透水性差，它是阻隔底板水充入矿坑的主要隔水层段。由于局部厚度较小，又有后期构造破坏和生产采动，故在开采中时常发生突水，但仍是阻隔底板水充入矿坑的主要隔水层段。7、二1煤层顶板砂岩含水层系指二1煤层以上60m范围内由14层砂岩组成的含水层组，以大占砂岩、香炭砂岩和冯家沟砂岩为主，厚度一般1020m，西厚东薄，砂岩裂隙不发育，且与泥岩和砂质泥岩相间发育，补给条件差，导、富水性比较弱。二1煤在开采中曾发生过17次顶板突水，突水量为0.057.60m/min，约占总突水次数的23。一般仅表现为局部有淋水和滴水现象。又据以往钻孔抽水资料，单位涌水量为0.0110.71l/s.m，渗透系数为0.0881.48m/d，矿化度0.341.1mg/l。说明该含水层富水性比较弱，易于疏排，对二1煤层开采不会造成大的威胁。8、石盒子组泥质岩类隔水层自二1煤层顶板60m以上至第三、四系底之间的碎屑岩段，由泥岩、砂质泥岩及粉细粒砂岩等组成，厚度一般250500m，厚度大，裂隙不发育，透水性弱，补给条件差，隔水性能良好，是二1煤层顶板与第三、四系含水层之间的良好隔水层。9、第三、四系砂卵砾石含水层组由17层砂砾石和卵砾石层组成。第三、四系地层厚度 27.25112.92m，平均厚76.12m，其中含水性较强的砾石层有23层，厚度363 m，平均为11m，含水层与粘土或粘土夹砾石层相间，构成多层次复结构含水层组，直接接受大气降水与地表水补给，富水性很强，上部为潜水，下部多为承压水。据水井调查资料，出水量一般大于60m/h，水位埋深4.8970.56m，历次施工的钻孔在该层位均有不同程度的漏失水现象。（三）矿井涌水量根据临近矿区多年开采实践证明，矿井涌水量较大，正常涌水量 1794.6m/h，最大涌水量3340.8 m/h.（四）水文地质类型在二1煤层开采过程中，以底板L8灰岩含水层充水为主，而顶板砂岩含水层充水很小，仅有少量充水现象。历年来，发生大小突水七十余次，大多为L8灰岩水，突水量为0.3105m/min。矿井生产中，正常涌水量29.9155.68m/min，依据现行煤、泥炭地质勘查规范，将其矿床水文地质类型划归为三类二亚类三型，即以底板灰岩岩溶裂隙水充水为主的水文地质条件复杂的煤矿床类型。1.2.6 其它开采技术条件（一）可采煤层顶底板据矿区133个钻孔资料统计，二1煤层直接顶板岩性为砂岩的39孔，占29.32%，厚2.0826.32m；直接顶板岩性为砂质泥岩、粉砂岩的64孔，占48.12，厚1.1044.34m；直接顶板岩性为泥岩（少数为炭质泥岩）的30孔，占22.56，厚0.9019.48m。煤层直接底板岩性为砂岩的2孔，占1.5，厚5m左右；煤层直接底板岩性为泥岩的67孔，占50.38，厚0.9818.09m；煤层直接底板岩性为砂质泥岩、粉砂岩的64孔，占48.12，厚1.3519.99m。全区仅个别孔有小于0.50m泥岩、炭质泥岩伪顶，具泥岩、炭质泥岩伪底的约占10左右，生产中随采随落，仅影响煤质。因此，区内二1煤层顶底板岩性特征，以泥岩和砂质泥岩为主，根据其岩性组合特征，煤层顶板类型属类型，属易冒落性顶板。岩石物理力学性质试验见表14。表14 二1煤层顶、底板岩石物理力学样试验成果表 力学性质岩石名称物 理 性 质力 学 性 质比重容重孔隙率()吸水率()内 摩擦 角内聚力(C)弹 性模 数泊 桑系 数抗压强度（MPa）抗拉强度（MPa）最大最小平 均最大最小平 均顶 板2.762.632.7022132.488.25.2底 板2.732.602.7040.887.364.05L8灰岩209.54.6综上所述，中马村煤矿二1煤层顶底板岩性以泥岩、砂质泥岩及粉砂岩为主，区内小型断裂构造较发育，煤层顶底板岩石组合类型以型为主。因此，煤层顶底板工程地质条件不良，生产中会出现冒顶、片帮（壁）、突（涌）水和遇水底板底膨变形及支柱滑沉等不良水文、工程地质现象，故生产中应加强煤层顶、底板的维护和管理工作。（二）瓦斯1、邻近矿井瓦斯概况（1）矿井瓦斯概况中马村矿属煤与瓦斯突出矿井，瓦斯涌出量大，经抽放后，瓦斯相对涌出量为15.50m3/t，绝对涌出量为23.8538.26m3/min。瓦斯的生成煤化作用过程中，煤及其围岩中的炭质泥岩、暗色泥岩等集中或分散的有机质源源不断地生成烷烃类气（其中以CH4为主），尤其是二1煤层，其厚度大，储量丰富，为主要的生气层。此外，本区二1煤层变质程度高，生气期长，故应有较大的生气量。因此，本区丰富的生气母质和高变质阶段是二1煤层瓦斯含量高的基本因素。围岩对瓦斯的封闭作用煤层围岩的透气性好坏，直接影响着煤层瓦斯的赋存、运移或富集，透气性好的砂岩顶板，有利于煤层瓦斯的逸散，煤层瓦斯含量相对较低，透气性差的泥岩、砂质泥岩顶板，对煤层瓦斯的逸散起阻碍作用，含量则相对较高。本区二1煤层顶底板以砂质泥岩、泥岩及粉砂岩为主，其渗透性差，阻碍了煤层中甲烷的逸散。因此，在矿井生产中回采放顶后，瓦斯无明显增大现象。煤层厚度变化对煤层瓦斯的影响井田内二1煤层厚度变化较大。一般情况下，煤层厚度大瓦斯含量高，煤层薄、煤质差则瓦斯含量相对较小。薄（无）煤带对深部瓦斯向浅部逸散起阻碍作用，在薄煤带的深部往往会聚集较多瓦斯。因此，在矿井生产中，在薄煤层区也常发生煤与瓦斯突出。断裂构造对瓦斯的影响断裂构造的性质不同，其对煤层瓦斯运移、扩散的影响程度亦不同。本区断裂构造多为张性断裂，其落差较大，使得煤层与砂岩、石灰岩对接，且断裂面附近岩层破碎，裂隙发育，有利于煤层瓦斯的逸散，这也是本区中一断层与中二断层及中原里断层附近瓦斯含量低、南部边界九里山断层附近瓦斯含量低的主要原因。而在断裂构造的尖灭端，岩层保存相对完整，不利于瓦斯的逸散而造成瓦斯的富集。因此，在矿井生产中，在断裂构造的尖灭端也常发生煤与瓦斯突出。水文地质条件与瓦斯地下水的运动对煤层瓦斯有运移、失散和聚集作用。在地下水的强迳流、排泄地段，不利于煤层瓦斯的聚集，其含量相对较低；反之则较高。如在中一断层与中二断层和中原里断层之间、九里山断层附近等为地下水强迳流带，利于煤层瓦斯逸散，所以瓦斯含量均较周围低。矿井开采时地下水的强烈疏排，加速了地下水循环交替，降低了生产矿井附近的煤层瓦斯含量。（三）煤尘据矿井资料，二1煤层开采过程中未发生过煤尘爆炸事故。据矿井2004年12月采样送煤炭科学总院抚顺分院测试资料，二1煤为无煤尘爆炸危险性（四）煤层自燃区内无煤层自燃测试资料，据本矿东南部演马庄煤矿取样测试资料，二1煤的燃点原煤样为390，氧化样为387，还原样为401，T0为14，属不易自然发火煤。本区二1煤层煤质与演马庄煤矿基本相同，亦应属不易自然发火煤。本矿及周邻矿井在生产中也未曾发生过煤层自燃现象。1.2.7 井田勘查程度及开采条件评述（一）井田勘查程度评价焦作煤业（集团）有限责任公司中马村矿委托河南省煤田地质局三队，编制焦作煤业（集团）有限责任公司中马村矿矿井生产地质报告。地质报告查明了井田构造，煤层、煤质、水文地质条件及开采技术条件，勘探程度已达到规程、规范的要求，可以作为矿井建设的依据。（二）矿井开采条件评价1、地质构造评价中马村矿矿井地质条件分类按地质构造复杂程度评定为IIa类，按煤层稳定程度评定为d类，按其它开采地质条件复杂程度评定为g类。因矿井为煤与瓦斯突出矿井，生产中曾多次发生煤与瓦斯突出；矿井涌水量大，生产中曾多次发生突水，水文地质条件复杂。2、煤层赋存情况及对开采影响评价主采煤层二1煤层位于山西组下部，下距太原组顶部L9灰岩或硅质泥岩11.95m左右，距L8石灰岩28.00m, 厚0.1013.53m，平均5.90m。二1煤以中灰、低磷分、特低氯高热值煤为主，有少量贫瘦煤，煤层厚度较厚对井田开采及矿井建设比较有利。3、水文地质对开采影响的评价本井田有较稳定的含水层五层，主要有奥陶系灰岩含水层，石炭系L2灰岩含水层和L8灰岩含水层。根据中马矿多年开采实践证明，涌入矿井的水来自两方面，以底板L8灰岩含水层充水为主，而顶板砂岩含水层充水很小，仅有少量充水现象。历年来，发生大小突水七十余次，大多为L8灰岩水，对矿井开采会造成一定影响，矿井开采中应引起足够重视，切实加强防水措施。4、瓦斯、煤层自燃、煤尘爆炸、地温等对开采影响的评价矿井按煤与瓦斯突出矿井设计，本井田二1煤没有煤尘爆炸危险。煤层属不易自燃煤层。矿井生产中应加强瓦斯治理力度，做好粉尘、煤尘灾害防治等安全防范措施。2 井田开拓2.1 井田境界中马村矿地处焦作煤田中部，位于河南省焦作市东北部8公里。该矿区呈北东南西方向展布，北东南西长约5km，北西南东宽约2km，面积为10km2，开采二1煤层。矿井范围以河南省国土资源厅下发的焦作煤业（集团）有限责任公司中马村矿采矿许可证（证号：4100009941606）所圈定的中马村矿范围为准，其拐点坐标见表2-1。表2-1 中马村矿范围拐点坐标一览表点号XY点号XY13908800.0038442685.0083906495.0038437335.0023906670.0038441000.0093906310.0038437470.0033903760.0038435320.00103906380.0038437890.0043904135.0038433325.00113907065.0038437930.0053905640.0038435420.00123910100.0038441060.0063905545.0038435700.00133910320.0038441370.0073905940.0038436705.002.2 矿井设计生产能力及服务年限2.2.1 矿井地质资源量矿井储量是指矿井井田边界范围内，通过地质手段查明的符合国家煤炭储量计算标准的全部储量，又称矿井总储量。它不仅反映了煤炭资源的埋藏量，还表示了煤炭的质量。本井田采用块段法计算的各级储量，块段法是我国目前广泛采用的储量计算方法之一 。块段法是根据井田内钻孔勘探情况，由几个煤层相近的钻孔连成块段，根据此块段的面积，煤的容重，平均煤层厚度计算此块段的煤的储量，再把各个经过计算的块段储量取和即为全矿井的井田储量。储量计算方法在计算储量时，选用地质块段法，采用的计算公式为： Q=AMD 式中 ： Q 储量 Mt A 块段井田面积 km2 M 块段煤层平均厚度 m D 煤的容重，均采用1.50t/m3分块计算结果如下 ： 表 2-2 井田储量表 块编号面积煤厚（m）储量（t）124096465.9421469945214717285.8112826109313886566.2112935330422692335.4218448864524461545.6320657771总计998541786338