设计说明书.pdf

摘 要 本设计包括三个部分 一般部分 专题部分和翻译部分 一般部分针为皖北煤电集团祁东煤矿 1 2Mt a 的新井设计 祁东煤矿位于安徽省宿州 市埇桥区 井田东西走向平均长 8 77 km 南北倾向平均长 2 95km 面积约 25 87km2 主 采煤层为 61煤层和 71煤层 其中煤层 61煤层厚度为 3 0m 61煤层厚度为 2 2m 且均属于 单斜构造 倾角平均为 13 井田工业储量为 171 37Mt 可采储量 112 28 Mt 矿井服务年 限 66 83a 矿井平均涌水量 440m3 h 最大涌水量 630m3 h 矿井相对瓦斯涌出量为 10 6m3 t 属于煤与瓦斯突出矿井 祁东煤矿设计为两个开采水平 采用立井开拓 暗斜井延深的开拓方式 集中大巷联 合布置 且均为岩石大巷 其中第一水平标高为 650m 第二水平标高 900m 准备方式采 用采区式 进行分层布置 因本矿井为煤与瓦斯突出矿井 矿井通风采用采区式通风 并 在开采之前进行瓦斯提前抽放 本矿的工作制度为 四六制 采用双滚筒采煤机割煤 往返一次割两刀 截深为 0 6m 每天 9 个循环 采用走向长壁综合机械化采煤法 一次采全高 矿井布置一个综采工作面 面长 200m 运输大巷采用胶带输送机运煤 辅助运输采 用蓄电池电机车牵引固定箱式矿车 专题部分 题目为 对开滦矿区防治水的认识及探讨 翻译部分 题目为 Real Time Monitoring and Early Warning Techniques of Water Inrush through Coal Floor 主要介绍了监测及预警系统在煤层底板突水问题上的应用 关键词 祁东矿井 双立井 采区布置 综采 防治水 ABSTRACT This design contains three parts the general the special subject and the translation The general part is a new design of Qidong Mine in Wanbei coal double vertical shaft distract mode fully mechanized coal winning technology control of water 目目 录录 1 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 1 1 1 1 矿区概述 1 1 1 1 交通位置 1 1 1 2 地形地貌 1 1 1 3 矿区河流 1 1 1 4 矿区气候 2 1 1 5 工农业生产情况 2 1 2 井田地质特征 2 1 2 1 井田的地质构造 2 1 2 2 井田的水文地质 3 1 2 3 地质勘探程度 8 1 3 煤层特征 9 1 3 1 煤层 9 1 3 2 煤层顶底板 9 1 3 3 煤质 10 1 3 4 瓦斯 10 1 3 5 煤尘爆炸性及煤的自燃 11 2 2 井田境界和储量井田境界和储量 12 2 1 井田境界 12 2 1 1 井田境界划分的原则 12 2 1 2 开采界限 12 2 1 3 井田境界 12 2 2 矿井工业储量 12 2 2 1 井田勘探类型 12 2 2 2 工业储量计算 12 2 3 矿井可采储量 13 2 3 1 安全煤柱的留设种类 13 2 3 2 各安全煤柱量的计算 14 2 3 3 矿井的设计可采储量 16 3 3 矿井工作制度 设计生产能力及服务年限矿井工作制度 设计生产能力及服务年限 18 3 1 矿井工作制度 18 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 18 3 2 1 矿井设计生产能力的确定 18 3 2 2 矿井服务年限 18 3 2 3 井型校核 19 4 4 井田开拓井田开拓 20 4 1 井田开拓的基本问题 20 4 1 1 确定井筒形式 数目 位置及坐标 20 4 1 2 工业场地的位置 21 4 1 3 开采水平的确定及采区划分 21 4 1 4 主要开拓巷道 22 4 1 5 矿井开拓延伸及深部开拓方案 22 4 1 6 开采顺序 22 4 1 7 方案比较 22 4 2 矿井基本巷道 28 4 2 1 井筒 28 4 2 2 井底车场 31 4 2 3 主要开拓巷道 33 4 2 4 巷道支护 35 5 5 准备方式准备方式 采区巷道布置采区巷道布置 36 5 1 煤层的地质特征 36 5 1 1 采区位置 36 5 1 2 采区煤层特征 36 5 1 3 煤层顶底板岩石构造情况 36 5 1 4 水文地质 36 5 1 5 地质构造 37 5 1 6 地表情况 37 5 2 采区巷道布置及生产系统 37 5 2 1 采区准备方式的确定 37 5 2 2 采区准备方式的确定 37 5 2 3 采区生产系统 38 5 2 4 采区内巷道掘进方法 39 5 2 5 采区生产能力及采出率 39 5 3 采区车场选型设计 41 5 3 1 确定采区车场形式 41 5 3 2 采区车场的调车方式 43 5 3 3 采区主要硐室布置 43 6 6 采煤方法采煤方法 47 6 1 采煤工艺方式 47 6 1 1 采区煤层特征及地质条件 47 6 1 2 确定采煤工艺方式 47 6 1 3 回采工作面参数 47 6 1 4 回采工作面采煤机 刮板输送机选型 48 6 1 5 采煤工作面支护方式 51 6 1 6 端头支护及超前支护方式 53 6 1 7 各工艺过程注意事项 54 6 1 8 采煤工作面正规循环作业 56 6 2 61202 首采工作面回采巷道布置 57 6 2 1 回采巷道布置方式 57 6 2 2 回采巷道参数 58 7 7 井下运输井下运输 64 7 1 概述 64 7 1 1 井下运输设计的原始条件和数据 64 7 1 2 运输距离和辅助运输设计 64 7 1 3 矿井运输系统 64 7 2 采区运输设备选择 65 7 2 1 设备选型原则 65 7 2 2 采区运输设备选型及能力验算 65 7 3 大巷运输设备选择 67 8 8 矿井提升矿井提升 70 8 1 矿井提升概述 70 8 2 主副井提升 70 8 2 1 主井提升 70 8 2 2 副井提升 72 9 9 矿井通风及安全矿井通风及安全 74 9 1 矿井通风系统的选择 74 9 1 1 矿井通风系统的基本要求 74 9 1 2 矿井通风系统的确定 74 9 1 3 采区通风系统的确定 76 9 1 4 通风构筑物的位置 77 9 2 矿井风量计算 78 9 2 1 通风容易时期和通风困难时期采煤方案的确定 78 9 2 2 各用风地点的用风量和矿井总用风量 81 9 2 3 风量分配 84 9 3 矿井通风阻力计算 85 9 3 1 矿井通风总阻力计算原则 85 9 3 2 矿井最大阻力路线 86 9 3 3 矿井通风阻力计算 86 9 3 4 两个时期的矿井总风阻和总等级孔 87 9 4 选择矿井通风设备 88 9 4 1 选择主要通风机的基本原则 88 9 4 2 通风机风压的确定 88 9 4 3 主要通风机工况点 90 9 4 4 电动机选型 91 9 5 安全灾害的预防措施 92 9 5 1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 92 9 5 2 预防井下火灾的措施 92 9 5 3 防水措施 93 10 10 设计矿井基本技术经济指标设计矿井基本技术经济指标 94 参考文献参考文献 95 专题部分专题部分 对开滦矿区防治水的认识及探讨对开滦矿区防治水的认识及探讨 96 1 1 前言前言 96 1 1 开滦矿区水文地质概况 96 1 1 1 矿区地层 96 1 1 2 矿区地质构造 97 1 1 3 主要含水层组 97 1 2 主要水害的类型 98 1 2 1 煤系地层中导水岩溶陷落柱的危害 98 1 2 2 煤系底部奥灰水的危害 98 1 2 3 煤系顶部砂岩裂隙水的危害 98 1 2 4 第四系冲积层含水层的危害 99 1 2 5 老空积水对开采的影响的危害 99 1 2 6 小煤窑造成的水害的危害 99 2 2 底板突水研究现状底板突水研究现状 100 2 1 开滦矿区深部开采底板突水现状 100 2 2 底板突水研究现状 100 2 2 1 突水系数理论 100 2 2 2 零位破坏 与 原位张裂 理论 101 2 2 3 薄板结构理论 101 2 2 4 强渗通道 理论 102 2 2 5 关键层 KS 理论 102 2 2 6 下三带 理论 103 2 3 底板突水原因的认识 104 2 3 1 采矿活动的影响 104 2 3 2 承压水水压的影响 105 2 3 3 煤层底板的阻隔水能力 105 3 3 开滦防治水技术开滦防治水技术 107 3 1 矿井防治水综合立体勘探技术 107 3 1 1 综合立体勘探技术 107 3 1 2 综合立体勘探技术的应用 108 3 1 3 综合立体勘探技术所应注意的问题 108 3 2 含水层下开采防治水技术 108 3 2 1 冲积层下开采 109 3 2 2 顶板砂岩裂隙含水层下开采 109 3 3 含水层上开采防治水技术 110 3 3 1 承压水上开采的基础 110 3 3 2 承压水上开采方法 110 3 4 导水断裂防治水技术 111 3 4 1 导水断裂的预测 111 3 4 2 导水断裂的探查 111 3 4 2 导水断裂的防治 111 3 5 隐伏导水陷落柱综合探测和治理技术 111 3 5 1 综合立体探测技术 112 3 5 2 隐形垂直导水构造的治理技术 112 4 4 结论结论 113 参考文献参考文献 114 翻译部分翻译部分 外文原文 外文原文 115 REAL TIME MONITORING AND EARLY WARNING TECHNIQUES OF 115 WATER INRUSH THROUGH COAL FLOOR 115 ABSTRACT 115 1 INTRODUCTION 115 2 MONITORING CONDITION AND APPLICATION SCOPE 116 3 SOME KEY TECHNOLOGICAL QUESTIONS OF MONITORING AND EARLY WARNING OF WATER INRUSHES 116 3 2 DISCUSSION OF MONITORING AND EARLY WARNING TECHNOLOGY SYSTEM 117 3 3 SELECTION OF MONITORING POINTS AND LAYERS 117 3 4 MONITORING AND EARLY WARNING CRITERIONS 119 3 4 1 Stress criterion 119 3 4 2 Water temperature and water pressure warning criterion 120 4 AN EXAMPLE 120 5 CONCLUSION 123 中文译文 中文译文 125 煤层底板突水的实时监测和早期预警煤层底板突水的实时监测和早期预警 125 摘要摘要 125 1 1 前言前言 125 2 2 监测条件和应用范围监测条件和应用范围 125 3 3 突水实时监测和早期预警中的关键技术问题突水实时监测和早期预警中的关键技术问题 126 3 1 监测和早期预警指数系统 126 3 2 对实时监测和早期预警技术系统的讨论 126 3 3 监测点和层位的选择 126 3 4 监测和预警判据 126 3 4 1 应力准侧 127 3 4 2 水温和水压预警准则 127 4 4 案例案例 132 5 5 结论结论 132 致致 谢谢 134 1 矿区概述及井田地质特征 1 1 矿区概述 1 1 1 1 1 1 交通位置交通位置 祁东矿井位于安徽省宿州市埇桥区祁县镇 西寺坡镇和固镇县湖沟区境内 京沪铁路 西侧 井田中心距宿州市约 20km 地面标准铁路 接轨站为前邱寨集配站 全线长 8 669km 宿蚌公路及 206 国道分别从东西两侧外围通过 可直通徐州 阜阳 淮北等地 还有浍河 从本井田流过 乘船可进入淮河和洪泽湖 为五级航道 本矿井交通极为方便 图图 1 1 1 1 祁东煤矿交通位置图祁东煤矿交通位置图 1 1 2 1 1 2 地形地貌地形地貌 矿井内地势平坦 地面标高 17 02 22 89m 平均约 21m 西北高而东南低 坡度 仅为1 8000 东北部等地有海拔50 300m的剥蚀丘陵和残丘 其余平原的海拔为20 40m 浍河从井田南部穿过 河水自西北流向东南 1 1 3 1 1 3 矿区矿区河流河流 矿区内的最大地表水体是浍河 属于淮河水系 从本矿南部穿过 河水自西北流向东 淮北市 徐州市 宿州市 G206 G3 G30 龙王庙乡 县镇 桃园镇 祁 东 煤 矿 灵壁县 安 徽 江 苏 南洛 高速公路 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 2 页 南 为季节性河流 每年 7 9 月为雨季 一般流量 5 10m3 s 枯水季节为每年 10 月至 次年 3 月 干旱严重季节甚至断流 历年最大流量 1965 年临涣 865 m3 s 1954 年固镇 1340 m3 s 历年最小流量 临涣 固镇均为零 历年平均流量 1973 年至 1985 年临涣 7 85 m3 s 固镇 23 2 m3 s 历史上浍河最高洪水位为 24 5m 自 1968 年 12 月新汴河挖成后 区内再也没有发生洪水灾害 目前地表水对煤矿开采和矿区建设已没有危害 1 1 1 1 4 4 矿区气候矿区气候 该地区年平均温度 14 15 摄氏度 最高 40 2 摄氏度 最低 20 6 摄氏度 年平均降 雨量在 750 900mm 之间 最大降雨量 1420mm 最大风速 18m s 春季多东北风 夏季 多东 东南风 冬季多北 西北风 冻结期一般自每年 11 月中旬至次年 3 月下旬 1 1 1 1 5 5 工农业生产情况工农业生产情况 村庄和人口稠密 浍河是区内最大地表水体 也是农业灌溉的主要水源 主要农作物 有小麦 玉米 大豆等 1 2 井田地质特征 1 2 1 1 2 1 井田井田的的地质构造地质构造 祁东煤矿位于宿南向斜的东南端 为一走向近东西 倾向北 倾角约 10 15 的单斜 构造 并在其上发育有次一级的褶曲和断层 宿南向斜的大地构造位置属徐淮隆起的徐宿 坳陷区的南部 其主体构造表现为向斜断块形态 故宿南向斜为一由掀斜块段控制而东翼 又为后期逆冲构造切割的不完整向斜 向斜轴向近南北 东翼受西寺坡逆冲断层由东向西 推覆挤压影响 浅部地层倾角较大 并发育有一系列逆断层 西翼构造较为简单 地层倾 角较平缓 断层稀少 1 地层地层 二叠系下统山西组 P1S 本组下界为石炭系太原组一灰之顶 其间为整合接触 上界为铝质泥岩下砂岩之底 地层厚度为 100 135 米 平均 124 米 含 11 不可采 10 可采 两个煤层 其岩性由 砂岩 粉砂岩 泥岩和煤层组成 下部 11 煤下 以深灰 灰黑色粉砂岩为主 局部地段 夹灰色细砂岩 中部 11 10 煤间 以粉砂岩和砂泥岩互层为主 上部 10 煤以上 由 砂岩 粉砂岩和泥岩组成 二叠系下统下石盒子组 P1X 本组下界为铝质泥岩下分界砂岩之底 与山西组呈整合接触 上界为 K3砂岩之底 地 层厚度为 205 245 米 平均 234 米 含 4 6 7 8 9 五个煤组十余层煤 可采者为 60 61 62 63 71 72 81 82 9 计九层 岩性由泥岩 粉砂岩 砂岩 煤层和铝质泥岩组成 砂岩多集中于 63 9 煤间和 4 煤上 该组底界 分界砂岩 位于铝质泥岩下 10 28 米 平 均 13 米左右 但该层砂岩在本区不稳定 不甚发育 常被泥岩和粉砂岩代替 铝质泥岩 位于 9 煤层下 3 21 米 平均 8 米左右 岩性为浅乳灰白色 杂有紫色 绿色 黄色花斑 具鲕状结构 富含铝土 为本区煤岩层对比的良好标志层 二叠系上统上石盒子组 P2S 本组下界为 K3砂岩之底 与下伏下石盒子组为整合接触 上界不清 地层厚度大于 400 米 含 1 2 3 三个煤层组 其中可采者为 1 22 23 32四层 本组由粉砂岩 泥岩 砂 岩和煤层组成 下部 3 煤下 由砂岩 杂色泥岩 煤层组成 砂岩为白色 灰白色 细 中颗粒 底部砂岩成份单一 石英含量可高达 90 以上 泥岩为灰色杂有大量紫色花斑 含分布不均的菱铁鲕粒和铝土质 中下部 3 2 煤间 以紫色和灰色泥岩为主 砂岩层较 少 常在 3 煤层顶板附近发育有厚层中细砂岩 中上部 2 1 煤间 以粉砂岩和泥岩为主 间夹砂岩 上部 1 煤上 以粉砂岩和砂岩为主 夹泥岩 2 断层断层 本井田内小断层较发育 但是不影响煤炭的开采 井田中部有一 F2 正断层 贯穿井田 南北 且走向为近南北 倾角为 65 70 落差为 35 80m 1 2 2 1 2 2 井田的水文地质井田的水文地质 1 祁东煤矿新生界松散层含隔水层组祁东煤矿新生界松散层含隔水层组 矿井内地势平坦 地表标高约 21m 浍河从井田南部穿过 河水自西北流向东南 属 淮河支流 为季节性河流 新生界松散层厚度为 234 70 453m 首采区一般厚度 350 375m 魏庙断层以南一般厚度大于 400m 松散层厚度变化规律受古地形制约 在小张家 潜山和阎夏潜山及其之间谷口向南形成的开阔盆地地貌和新构造断裂影响下 松散层自东 北向西南逐渐增厚 其岩性主要由粘土 砂质粘土 粘土质砂 粉砂 细砂 中砂 砂砾 粘土质砾石 砾石等组成 为多层含 隔水层交互沉积结构 新生界松散层可按其岩性组 合特征以及含 隔水性分为 4 个含水层组和 3 个隔水层组 表 1 1 第一含水层组 简称一含 底板埋深约 31m 含水层总厚约 15 20m 29 30 线北 东厚度可达 30m 左右 岩性主要为土黄色粉砂 粘土质砂 细砂夹薄层粘土及砂质粘土 接受大气降水和地表径流补给 水位标高为 17 32m 单位涌水量 0 57l s m 导水系数 70 1156m2 d 渗透系数 2 9094m d 矿化度为 0 356g l 全硬度为 12 德国度 水质为重碳 酸钾钠镁钙水 富水性中等 第一隔水层组 简称一隔 底板埋深约 48m 隔水层总厚约 8 14m 岩性主要由 灰黄色及浅黄色粘土 砂质粘土组成 夹 2 3 层薄层砂和粘土质砂 可塑性较好 塑性 指数为 15 6 21 0 分布稳定 隔水性较好 本组在局部粘土变薄地段 具有弱透水性 形成一含与二含之间的越流补给 第二含水层组 简称二含 底板埋深约 88m 含水层总厚约 10 25m 岩性为浅 黄色细砂 粉砂及粘土质砂 含水层中夹粘土层一般 3 5 层 组成一复合含水层组 以 河间阶地沉积物为主 砂层不发育 多呈薄层状 富水性弱 而河漫滩沉积地带砂层较发 育 富水性中等 第二隔水层组 简称二隔 底板埋深约 111m 隔水层总厚 10 16m 岩性主要由 棕黄色 浅棕红色粘土及砂质粘土组成 夹 2 3 层透镜状砂及粘土质砂 可塑性好 塑 性指数 16 9 27 6 分布稳定 隔水性好 本组局部厚度小于 10m 含钙质结核的砂质粘 土具有透水性 形成二含与三含之间的越流补给 第三含水层组 简称三含 底板埋深约 199m 含水层总厚约 55 70m 在 26 27 线之间含水层总厚可达 90m 左右 全层厚度大 分布稳定 在埋深 145 170 m 左右有 1 2 层厚约 10 20m 的粘土层把含水层 组 分为上 下两部分 其上部岩性由浅红色 灰 果成用 岩石名称 累计厚 m m 真厚真 岩 性 描 述 采 采 煤 层 柱 层封孔情况 木塞深度 钻孔结构 角长 取 率 厚深 m m m 标 层 志状 孔径 mm 号 号 换径深度 m 倾采层累 序 3 组 消耗量 m h 简易水文 系 2 01 50 5 段 1 0 水位 m 统 皖北煤电集团公司祁东煤矿综合柱状图 曲线解释 曲线解释 曲线解释 曲线解释 曲线解释 曲线解释 灰色 细 粗粉砂质结构 含砂质不均 下部粒度渐粗 黑色 弱玻璃光泽 条痕黑色以粉末状 碎屑状为主 属半亮型 曲线解释 深灰色 含较多不完整叶茎化石 大羽羊齿 轮木 曲线解释 曲线解释 曲线解释 无岩芯钻进 细砂岩 粉砂岩 细砂岩 粉砂岩 炭质泥岩 细砂岩 泥岩 细砂岩 粉砂岩 泥岩 炭质泥岩 泥岩 煤层 炭质泥岩 泥岩 细砂岩 泥岩 煤层 泥岩 煤层 泥岩 中砂岩 粉砂岩 泥岩 中砂岩 泥岩 细砂岩 粗粉砂岩 砂砾 黄土 473 25 469 30 467 65 464 70 463 25 463 05 460 60 453 00 450 50 445 60 436 20 435 82 434 90 433 96 433 59 432 40 429 00 426 08 425 79 424 12 423 82 421 75 414 70 410 40 402 80 388 30 381 10 375 20 367 80 353 90 3 89 1 62 2 91 1 43 0 20 2 41 7 48 2 35 4 60 8 83 0 36 0 86 0 88 0 35 1 12 3 19 2 74 0 27 1 57 0 28 1 95 6 39 3 72 6 58 12 56 6 24 5 11 6 06 13 90 353 90 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 20 00 20 00 20 00 20 00 20 00 20 00 20 00 20 00 20 00 20 00 20 00 20 00 20 00 20 00 25 00 30 00 30 00 30 00 30 00 30 00 35 00 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 7 00 1 40 1 90 10 40 0 00 0 92 0 94 0 00 0 80 2 20 2 92 0 00 1 67 0 00 2 07 5 50 4 30 5 05 0 00 2 52 3 30 4 04 7 45 0 00 3 89 1 62 2 91 1 43 0 20 2 41 7 48 2 35 4 60 8 83 0 36 0 86 0 88 0 35 1 12 3 19 2 74 0 27 1 57 0 28 1 95 6 39 3 72 6 58 12 56 6 24 5 11 6 06 13 90 353 90 473 25 469 30 467 65 464 70 463 25 463 05 460 60 453 00 450 50 445 60 436 20 435 82 434 90 433 96 433 59 432 40 429 00 426 08 425 79 424 12 423 82 421 75 414 70 410 40 402 80 388 30 381 10 375 20 367 80 353 90 4 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 下 P21 组 子 盒 石 上 Q00 二 Q00 系 四 三 第 地层系统 m 从354 73米处开始取芯 灰黄色较松散 砂为中 粗粒成 份为石英及暗色及暗色矿物 分选差砾石为石砂岩块及砂岩 块 砾径3 30毫米 大者为5厘米 磨园度中等 稍含泥岩 土黄色黄褐色块状 含泥质条带和细砂岩薄层局部互层 状 水平层理发育 顶部具菱铁结核层面含植化碎片 中部 裂隙含棕红色铁质氧化薄膜下部含细砂 具泥质包体 浅灰 灰白细粒偏细上部多含粉砂质波状水平层理 中下 部渐粗 成份石英为主 长石次之少含暗色矿物 分选中等 钙硅质胶结致密 下部富含菱铁质含鲕性硬质坚裂隙发育 见方解石脉 下部含泥质条带 上部深灰色 中下部灰色 泥质结构 下部略含铝质 细腻致密 灰色略带灰绿色紫色色调形成花斑状 泥质结构 略含 铝质 上部含粗大菱铁鲕粒 下部0 75米岩芯较破碎 均呈 刀砍状角砾状 裂隙发育 灰色 粗粉砂质结构 含砂质不均 局部偏粗上部含 0 30米菱铁质 中下部楔形层理 缓波状水平层理十分发育 顶部岩芯较破碎 浅灰色 中粒成份主要为石英长石 较多暗黑色矿物 分选中等钙硅质胶结性坚 楔形层理较发育由菱铁质鲕粒所 显示中下部缓波状水平层理较发育 由泥质所显示下部具裂 隙 417 93 418 40米粒度偏细 灰色水平层理十分发育 偶见泥质包体 灰色 泥质结构 致密块状 全层含较多植物化石碎片 下部粒度渐粗均含粉砂质 灰色 细粒成份主要为石英长石 分选好 层面上含菱铁质 比重较大 底部0 20米粒度偏细 含粉砂质 岩芯破碎 灰色 是部深灰色 泥质均一结构 略含铝质块状 上 部含较多根部化石 中下部含较多团块状 细小菱铁鲕粒 下部岩芯具裂隙 浅灰色细粒成份主要为石英长石 较多暗杂色矿物及白云母 碎片 分选好 泥硅质胶结 上部缓波状水平层理具裂隙和 方解石脉 岩芯稍破碎 深灰色 泥质结构 上部略含粉砂质块状 上部含较多植物 化石碎片 下部含细小菱铁鲕粒及贤状结核 图图 1 2 1 2 祁东煤矿祁东煤矿综合柱状图综合柱状图 火成岩 紫红色 泥质均一结构块状 含粗大菱铁鲕粒呈星散状分布 灰色 泥质结构 块状 含少量根部化石 灰色 粗粉砂结构 含砂质不均 块状 局部含菱铁质 深灰色 泥质结构 含较多植物化石碎片碎块状 岩芯较破碎 黑色 暗淡光泽 条痕黑色 粉末状 灰绿色 火成岩与天然焦互相穿插 块状 灰绿色 细晶质成份主要为角闪石黑云母 黑色 暗淡光泽 条痕为黑色 碎块状 具裂隙 曲线解释 深灰色 泥质均一结构 致密块状 上部含多植物化石碎片 属半亮型 夹矸为深灰色泥岩 含较多植物化石碎片 深灰色 块状 底部含炭质 黑色 暗淡光泽 条痕为黑色 以碎块状为主 属半暗淡型 深灰色 泥质结构 块状 含少量植物根部化石 具裂隙 黑色 暗淡光泽 条痕为黑色 以粉末状 碎屑状为主 属半暗淡型 曲线解释 核 具方解石脉比重较大 底部为灰黑色并夹有炭质小薄层 曲线解释 曲线解释 灰色 细粉砂结构 致密块状 偶见植物化石碎片 曲线解释 曲线解释 曲线解释 曲线解释 曲线解释 曲线解释 曲线解释 曲线解释 泥岩 铝质泥岩 中砂岩 粉砂岩 泥岩 炭质泥岩 细砂岩 粉砂岩 泥岩 煤层 泥岩 细砂岩 粉砂岩 砂质泥岩 泥岩 炭质泥岩 煤层 泥岩 煤层 泥岩 细砂岩 泥岩 粉砂岩 泥岩 煤层 泥岩 煤层 炭质泥岩 泥岩 煤层 细砂岩 炭质泥岩 粉砂岩 粉砂岩 泥岩 细砂岩 粉砂岩 细砂岩 粉砂岩 泥岩 细砂岩 泥岩 煤层 粉砂岩 细砂岩 623 62 615 20 611 40 610 30 605 50 602 67 602 53 599 73 592 95 591 60 590 52 590 18 588 68 587 03 586 51 582 50 580 20 570 20 565 59 565 24 563 46 559 24 555 82 555 25 552 90 546 60 541 80 530 10 529 03 523 05 522 58 522 25 512 50 510 38 509 75 509 21 506 40 504 80 494 80 493 30 489 60 487 80 484 10 481 00 478 95 475 53 474 93 473 25 8 29 3 74 1 08 4 73 0 98 0 14 2 76 6 68 1 33 1 06 0 33 1 50 1 65 0 51 3 95 2 27 9 85 4 54 0 34 1 75 4 16 2 15 0 56 2 31 6 20 4 73 11 52 1 05 5 89 0 46 0 32 9 60 2 09 0 62 0 53 2 77 1 58 9 85 1 48 3 64 1 77 3 64 3 05 2 02 3 37 0 59 1 65 3 89 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 10 00 3 00 3 40 1 00 4 40 0 90 0 14 2 80 5 56 1 20 1 08 0 20 1 20 1 65 0 52 4 01 2 29 8 60 4 61 0 00 1 78 4 18 2 08 0 15 0 90 6 30 4 80 10 65 0 65 5 98 0 47 0 00 9 31 0 00 0 63 0 00 2 00 1 30 9 61 1 00 0 70 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 8 29 3 74 1 08 4 73 2 78 0 14 2 76 6 68 1 33 1 06 0 33 1 50 1 65 0 51 3 95 2 27 9 85 4 54 0 34 1 75 4 16 2 80 0 56 2 31 6 20 10 00 6 25 1 05 5 89 0 46 0 32 9 60 2 20 0 62 0 53 2 77 1 58 9 85 1 48 3 64 1 77 3 64 3 05 2 02 3 37 0 59 1 65 3 89 623 62 615 20 611 40 610 30 605 50 602 67 602 53 599 73 592 95 591 60 590 52 590 18 588 68 587 03 586 51 582 50 580 20 570 20 565 59 565 24 563 46 558 62 555 82 555 25 552 90 546 60 541 80 530 10 529 03 523 05 522 58 522 25 512 50 510 38 509 75 509 21 506 40 504 80 494 80 493 30 489 60 487 80 484 10 481 00 478 95 475 53 474 93 473 25 8 2 7 2 7 1 63 62 6 1 80 77 76 75 74 72 71 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 P12 组 子 盒 石 P00 系 叠 灰色 含砂质不均 夹泥岩薄层和细砂质薄层具裂隙 岩芯破碎 浅灰色 细粒成份主要为石英长石 少含暗杂色矿物 分选 好 透镜状层理较发育 岩芯较破碎具裂隙 含方解石细脉 灰色 粗粉砂结构 含砂质不均 中部夹有0 30米灰色团块 状 菱铁细砂岩含方解石脉 性较差 灰色 泥质结构 块状 中部含细小菱铁鲕粒 含少量植物 化石碎片 上部含粉砂质 浅灰色 细粒成份主要为石英长石 分选好 硅质胶结断续 波状层理由泥质所显示 深灰色 泥质结构 致密块状 上部偶见植物化石碎片 下 部夹有团块状 菱铁结 深灰色 泥质结构块状 上部含少量植物根部化石 下 部具裂隙断口略粗糙 底部粒度渐粗 浅灰色细粒 底部渐粗成份主要为石英长石 较多暗杂色 矿物 分选中等性坚 钙硅质胶结 交错层理为主 由泥质所 显示具裂隙 方解石脉充填 深灰色 泥质结构 致密块状 上部含细小菱铁鲕粒呈 团块状 上部含较多植物化石碎片 下部粒度渐粗具裂隙 浅灰色细粒成份主要为石英 分选好 硅质胶结性硬 岩芯较破碎 呈碎块状 具裂隙 黑色 弱玻璃光泽 条痕为黑色 上部以粉末状 碎屑状为主 中下部为碎块状 黑色 暗淡光泽 弱玻璃光泽 条痕为黑色 以粉末状 碎屑 块为主 中部为碎块状 具裂隙属半暗淡型 灰色 泥质结构 块状 全层含较多植物根部化石 中部含 肾状姜状菱铁结核 浅灰色 细砂岩与灰色泥岩为薄层互层状泥岩 含较多植物 化石碎片 水平层理为主 局部具菱铁质 灰色 粗粉砂结构 含砂质不均 块状 含少量植物化 石碎片 下部含细砂质薄层 浅灰色细粒成份主要为石英长石 较多暗杂色矿物 分 选好 泥硅质胶结 缓波状水平层理十分发育 浅灰色 细粒成份主要为石英长石 较多暗杂色矿物 分选好 泥硅质胶结 水平层理 缓波状水平层理十分发育 由泥质所显示具裂隙 底部岩芯破碎 灰色 粗粉砂结构 夹浅灰色细砂岩薄层显示水平层理 粉砂岩层面上含少量植物化石碎片 浅灰色 中粒成份主要为石英长石 少量暗杂色矿物 分选中 等性坚 钙硅质胶结 乳白色 银灰色铝质鲕状结构 细腻致密 全层含粗大菱 铁鲕粒或豆状小结核 粉砂岩 白色中 细砂和粘土质砂组成 砂层中含泥质少 夹 3 4 层粘土 含水层厚约 30 40m 分布稳定 水位标高 19 40 19 79m 单位涌水量 0 78 0 87l s m 导水系数 233 497 257 1955m2 d 渗透系数 6 4139 6 768m d 矿化度 0 662 0 776g l 全硬度 16 42 21 04 德国度 水质为重碳酸钾钠镁水和重碳酸硫酸钾钠镁水 富水性中等 下部岩性由灰黄色 灰绿色细砂 粉砂及粘土质砂组成 砂层中含泥质较多 夹 2 3 层粘土 含水层厚约 25 30m 分布稳定 水位标高 19 22m 单位涌水量 0 14l s m 导水系数 143 566m2 d 渗透 系数 4 587m d 矿化度 1 113g l 全硬度 31 44 德国度 水质为硫酸重碳酸钾钠镁钙水 富水性中等 较上部弱 第三隔水层组 简称三隔 底板埋深约 332m 隔水层总厚约 80 100m 最薄处 位于小张家潜山顶 厚度约 31 90m 岩性主要由灰绿色 棕黄色粘土组成 夹多层薄层粘 土质砂和粉细砂 质纯细腻 塑性指数 16 9 35 9 可塑性强 本组分布稳定 水平稳定 性强 在古潜山地带直接与基岩接触 隔水性良好 是井田内重要隔水层 组 阻隔了 其上方的地表水及一含 二含 三含与其下方的四含和煤系地层之间的水力联系 第四含水层组 简称四含 直接与煤系地层接触 两极厚度 0 59 10m 平均厚度 35 40m 井田内四含厚度变化大 由于沉积条件和环境各不相同 显示了岩性组合及富 水性强弱都有明显差异 由于受古地貌形态的制约 井田中部偏西为一近南北向谷口冲洪 积扇 其东西两侧为残坡积 漫滩沉积 四含主要分布在此范围内 在古潜山附近和 29 30 线以东无四含分布 属四含缺失区 其中 谷口冲洪积扇岩性主要由砾石 砂砾 粘土砾 石 砂 粘土质砂组成 夹多层薄层粘土或砂质粘土 含水层总厚 35 50m 水位标高 19 00 21 75m 单位涌水量 0 034 0 219l s m 导水系数 107 68 161 8m2 d 渗透系 数 0 114 3 282m d 矿化度 1 458 1 582g l 全硬度 31 52 44 15 德国度 水质为硫酸 氯化钾钠钙镁水 富水性中等 残坡积 漫滩沉积主要由砂 粘土质砂 粘土砾石 砂砾 组成 夹薄层粘土 含砾粘土 砂质粘土的层数增多 含水层总厚约 10 20m 富水性较 谷口冲洪积扇弱 水位标高 20 71m 单位涌水量 0 100l s m 渗透系数 0 855m d 矿化度 1 418g l 全硬度 27 96 德国度 水质为硫酸重碳酸氯化钾钠水 残坡积 漫滩沉积与风化 剥蚀区的分界线为四含的隔水边界 据建井期间 2000 年 10 月 12 月 所施工的 SQ1 SQ2 SQ3 共 3 个四含长观孔的抽水试验资料 水位标高 8 281 9 809m 单位涌水量 0 0385 0 3093l s m 渗透系数 0 07551 0 6843m d 矿化度 1 482 1 56g l 水质为重碳 酸硫酸氯化钾钠水 建井时期 2000 年 10 月 12 月 的水位较精查时期 1983 1984 年 约降低了 10 719 11 941m 表表 1 1 祁东煤矿新生界祁东煤矿新生界松散松散层含隔水层划分情况一览表层含隔水层划分情况一览表 含 隔水层划分 含 隔水层厚度 m 岩 性 一含 15 20 以土黄色粉砂 粘土质砂 细砂夹薄层粘土及砂质 粘土为主 一隔 8 14 以灰黄色及浅黄色粘土 砂质粘土为主 夹 2 3 层 薄层砂和粘土质砂 二含 10 25 以浅黄色细砂 粉砂及粘土质砂为主 含水层中夹 粘土层一般 3 5 层 二隔 10 16 以棕黄色 浅棕红色粘土及砂质粘土为主 夹 2 3 层透镜状砂及粘土质砂 三含 55 70 上部以浅红色 灰白色中 细砂和粘土质砂为主 砂层中含泥质少 夹 3 4 层粘土 下部以灰黄色 灰绿色细砂 粉砂及粘土质砂为主 砂层中含泥质 较多 夹 2 3 层粘土 三隔 80 100 以灰绿色 棕黄色粘土为主 夹多层薄层粘土质砂 和粉细砂 四含 35 50 谷口冲洪积扇内以砾石 砂砾 粘土砾石 砂 粘 土质砂为主 夹多层薄层粘土或砂质粘土 残坡积 漫滩沉积以砂 粘土质砂 粘土砾石 砂砾为主 夹薄层粘土 含砾粘土 砂质粘土的层数增多 由于新生界松散层为多层含 隔水层交互沉积的复合结构 三隔有效地阻隔了三含与 四含之间的垂向水力联系 含水层水以水平运动为主 所以 祁东煤矿内整个松散层的富 水特点基本上是 中部相对较强 上部 下部相对较弱 中 下部之间阻隔 四含是影 响井田内各煤层浅部安全开采的主要水患 其水源补给以侧向为主 2 祁东煤矿二叠系主要可采煤层间含隔水层 祁东煤矿二叠系主要可采煤层间含隔水层 煤系地层砂岩裂隙不发育 即使局部地段裂隙稍发育 但亦具有不均一性 其富水性 弱 不能明显划分含 隔水层 段 的界线 仅根据煤系地层岩性组合特征和主要可采煤 层 组 的赋存条件划分含 隔水层 段 其中与目前矿井已开采煤层有关的含 隔水 层 段 主要如下所述 1 2 煤 组 隔水层 段 顶界与第三系呈角度不整合接触 风化带深度约 15 30m 岩性由泥岩 粉砂岩和砂岩组成 以泥岩 粉砂岩为主 隔水层总厚 92 50 134 00m 平均厚度 115m 裂隙不发育 隔水性良好 3 煤 组 上 下砂岩裂隙含水层 段 煤层 32 煤的直接顶 底板一般为泥岩 煤下 35m 左右有浅灰色细 中粒砂岩 K3砂岩 分布 厚度约 0 20m 变化较大 本段 含水层总厚 9 5 35 5m 平均 25m 裂隙较发育 水位标高 15 22 18 27m 单位涌水量 0 00085 0 0047l s m 导水系数 1 2087m2 d 渗透系数 0 002 0 0508m d 矿化度 0 801 0 817g l 水质为重碳酸氯化钾钠水和重碳酸硫酸氯化钾钠水 以静储量为主 补给条件极 差 4 6 煤 组 隔水层 段 岩性主要由泥岩及粉砂岩组成 夹 2 4 层砂岩 隔水 层总厚 50 134m 平均 91m 岩芯致密完整 裂隙不发育 隔水性良好 7 9 煤 组 间砂岩裂隙含水层 段 以中 细粒砂岩为主 主采煤层 71和 82 9 煤的直接顶底板多为砂岩 其中 82煤在 26 线与 27 线之间有岩浆岩为其直接顶底板 9 煤在 26 线以东其直接顶底板多数为岩浆岩 含水层总厚 11 58m 平均 36m 裂隙较发 育 但具不均一性 差异较大 水位标高 18 78 19 00m 单位涌水量 0 0044 0 023l s m 导水系数 1 63 7 51m2 d 渗透系数 0 048 0 3362m d 矿化度 1 085 1 525g l 水质为 硫酸重碳酸钾钠水 富水性弱 二叠系煤系地层岩性一般较致密 砂岩裂隙不发育 富水性弱 主要受区域层间径流 补给 同时浅部露头带接受松散层底部四含水的缓慢渗入补给 由于区域范围内煤系水补 给水源缺乏 水平径流微弱 以静储量为主 所以 区域煤系水的补给对采矿影响不大 矿坑直接充水水源为二叠系主采煤层顶底板砂岩裂隙水 本矿水文地质条件属简单 中 等 祁东煤矿煤系地层基岩面标高约为 210 430m 3 祁东煤矿祁东煤矿石炭系太原组灰岩含水层石炭系太原组灰岩含水层 段 段 矿井内有 26 276孔完整揭露了太原组 25 262孔于太原组五灰终孔 全组厚 194m 含 石灰岩 10 层 总厚约 80m 左右 占全组厚度的 40 左右 区域和本井田石灰岩的主要富 水地段都在浅部隐伏露头带 浅部岩溶裂隙发育 向深部减弱 由于岩溶裂隙发育不均一 性 其富水性差异明显 1 4 层石灰岩厚度 31 45 33 60m 岩溶裂隙发育 富水性强 钻探揭露有 25 262 26 276和 2711等 3 个钻孔漏水 据 25 262孔抽水试验资料 水位标高 19 60m 单位涌水量 0 183l s m 导水系数 114 99m2 d 渗透系数 3 4223m d 矿化度 1 578g l 全硬度 44 88 德国度 水质为硫酸氯化钾钠钙水 据 2000 年 10 月 12 月所施工 的 ST1 号太原组 1 4 层灰岩长观孔抽水试验资料 水位标高为 10 005m 单位涌水量 0 02742l s m 渗透系数 0 10614m d 矿化度 1 486g l 水质为重碳酸氯化物硫酸钾钠水 第一层石灰岩顶板距 71煤 165m 左右 距 61煤大于 200m 在正常情况下石灰岩岩溶 裂隙水对 61煤开采无影响 4 矿井矿井涌涌水量水量 矿井正常涌水量为 437 06 m3 h 预算 390 9 m3 h 本次设计取 440 m3 h 最大涌水量为 586 10 m3 h 预算 581 4 m3 h 本次设计取 630 m3 h 1 2 3 1 2 3 地质勘探程度地质勘探程度 地质精查阶段在区内查出褶曲 2 个 断层 15 条 地震补勘阶段在补勘范围内查出褶 曲一个 组合断层 45 条 其中落差 5m 以下的为 22 条 本次在原地质精查报告的基础上 结合建井地质资料 对地震补勘所组合的断层进行了充分研究 考虑到二维数字地震的分 辨能力和测线网度的限制 对地震所发现的落差小于 5m 的小断层一般未予组合利用 对 落差较大的断层在确认存在断点的基础上进行了合理组合 全区共查出褶曲 2 个 断层 20 条 查出的褶曲为魏庙断层以南的马湾向斜及魏庙断层以北浅部的圩东背斜 在查出的 20 条断层中 按断层性质分 正断层 13 条 逆断层 7 条 按断层落差分 落差大于或等于 50m 以上的断层 7 条 落差在 50 30m 之间的断层 3 条