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目目 录录 一般部分一般部分 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 矿区概述 1 1 1 1 位置与交通 1 1 1 2 地形地貌 1 1 1 3 交通运输电源和水源 2 1 1 4 迁村及土地征用情况 2 1 1 5 矿区经济概况 2 1 1 6 主要建筑材料供应和配套设施 2 1 2 井田地质特征 3 1 2 1 地层 3 1 3 煤层特征 10 1 3 1 煤层埋藏条件 10 1 3 2 煤层的围岩性质 10 1 4 煤的特征 11 1 4 1 物理性质及煤岩特征 11 表 1 3 4 各可采煤层全硫 形态硫结果表 12 表 1 3 5 各可采煤层发热量测试结果表 13 2 井田开拓与开采井田开拓与开采 15 2 1 井田境界 15 2 2 矿井工业储量 15 2 2 1 矿井地质储量计算 15 2 2 2 矿井工业储量计算 17 2 2 3 矿井可采储量 17 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 20 3 1 矿井工作制度 20 3 2 矿井工作制度 20 3 3 矿井设计生产能力及服务年限 20 4 井田开拓井田开拓 22 4 1 井田开拓的基本问题 22 4 1 1 确定井筒形式 数目 位置 22 4 1 2 阶段划分和开采水平的确定 24 4 1 3 井田划分 24 4 1 4 主要开拓巷道 24 4 1 5 开拓方案比较 24 4 2 矿井基本巷道 32 4 2 1 井筒 32 4 2 2 井底车场及硐室 36 4 2 3 大巷 38 4 2 4 巷道支护 41 5 准备方式准备方式 采区巷道布置采区巷道布置 42 5 1 煤层地质特征 42 5 1 1 采区位置 42 5 1 2 采区煤层特征 42 5 1 3 煤层顶底板岩石构造情况 42 5 1 4 水文地质 42 5 1 5 地质构造 42 5 1 6 地表情况 42 5 2 采区巷道布置及生产系统 43 5 2 1 采区准备方式的确定 43 5 2 2 采区巷道布置 43 5 2 3 采区生产系统 44 5 2 4 采区内巷道掘进方法 45 5 2 5 采区生产能力及采出率 45 5 3 2 采区中部车场选型 47 5 3 3 采区下部车场选型 48 6 采煤方法采煤方法 51 6 1 采煤工艺方式 51 6 1 1 采煤方法的选择 51 6 1 2 回采工作面长度的确定 51 6 1 3 工作面的推进方向和推进度 51 6 1 4 综采工作面的设备选型及配套 52 6 1 5 各工艺过程注意事项 58 6 1 6 工作面端头支护和超前支护 60 6 1 9 综合机械化采煤过程中应注意事项 68 6 2 回采巷道布置 68 6 2 1 回采巷道布置方式 68 6 2 2 回采巷道参数 69 7 井下运输井下运输 72 7 1 概述 72 7 1 1 矿井设计生产能力及工作制度 72 7 1 2 煤层及煤质 72 7 1 3 运输距离和辅助运输设计 72 7 1 4 矿井运输系统 72 7 2 采区运输设备选择 73 7 2 1 设备选型原则 73 7 2 2 采区运输设备选型及能力验算 73 7 3 大巷运输设备选 76 7 3 1 主运输大巷设备选择 76 7 3 2 辅助运输大巷设备选择 76 8 矿井提升矿井提升 78 8 1 矿井提升概述 78 8 2 主副井提升 78 8 2 1 主井提升 78 9 矿井通风及安全矿井通风及安全 81 9 1 矿井地质 开拓 开采概况 81 9 1 1 矿井地质概况 81 9 1 2 开拓方式 81 9 1 3 开采方法 81 9 1 4 变电所 充电硐室 火药库 81 9 1 5 工作制 人数 82 9 2 矿井通风系统的确定 82 9 2 1 矿井通风系统的基本要求 82 9 2 2 矿井通风方式的选择 82 9 2 3 矿井通风方法的选择 83 9 2 4 采区通风系统的要求 84 9 2 5 采区通风方式的确定 84 9 3 1 通风容易时期和通风困难时期采煤方案的确定 85 9 3 2 各用风地点的用风量和矿井总用风量 85 第 3 页 9 3 3 风量分配 94 9 2 4 通风构筑物 95 9 4 1 计算原则 95 9 4 2 矿井最大阻力路线 96 9 3 3 矿井通风阻力计算 96 9 4 选择矿井通风设备 99 9 4 1 选择主要通风机的基本原则 99 9 4 2 通风机风压的确定 99 9 4 3 主要通风机工况点 100 9 4 4 主要通风机的选择及风机性能曲线 101 9 4 5 电动机选型 103 9 6 安全灾害的预防措施 103 9 6 1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 103 9 6 2 预防井下火灾的措施 104 9 6 3 防水措施 104 10 矿井基本技术经济指标矿井基本技术经济指标 105 专题部分专题部分 煤矿水害防治及矿井水资源化利用煤矿水害防治及矿井水资源化利用 106 0 引言引言 106 1 我国煤矿水文地质基本特征我国煤矿水文地质基本特征 106 2 中国煤矿水害发生发展的基本规律中国煤矿水害发生发展的基本规律 107 3 矿井突水对煤矿生产的影响矿井突水对煤矿生产的影响 111 4 矿井突水因素分析矿井突水因素分析 111 5 矿井水灾的防治措施矿井水灾的防治措施 112 6 煤矿突水预测方法煤矿突水预测方法 113 7 矿井突水水源判别方法矿井突水水源判别方法 115 8 井下探排治水井下探排治水 116 9 留设防水煤 岩 柱留设防水煤 岩 柱 116 10 超前降压及煤层底板注浆改造技术超前降压及煤层底板注浆改造技术 117 10 矿井疏排水降压工程的应用 矿井疏排水降压工程的应用 119 11 矿井水的资源化利用矿井水的资源化利用 120 12 结束语结束语 126 参考文献 参考文献 126 翻译部分翻译部分 外文原文外文原文 127 EFFICIENCY OF SINGLE PASS LONGWALL SPL METHOD 127 IN CAYIRHAN COLLIERY ANKARA TURKEY 127 INTRODUCTION 127 LOCATION OF STUDY AREA AND PANEL DATA 129 WORKING TIMES AND EFFICIENCIES 130 CONCLUSION 134 REFERENCES 134 中文译文中文译文 135 土耳其安卡拉土耳其安卡拉 CAYIRHAN 煤矿大采高单工作面长壁 煤矿大采高单工作面长壁 SPL 采煤法法的效率 采煤法法的效率 135 引言引言 135 研究区域位置和盘区数据研究区域位置和盘区数据 137 工作时间和效率工作时间和效率 138 结论结论 142 参考文献参考文献 142 致致 谢谢 143 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 矿区概述矿区概述 1 1 1 位置与交通位置与交通 本区位于禹州矿区东部的禹州市和许昌县之间 大部分属许昌县管辖 西北隅在禹州 市境内 地理坐标为东经 113 35 20 113 39 51 北纬 34 02 44 34 05 56 本区西距禹州市 21km 东距许昌市 16km 区北部有许昌 神垕地方铁路穿过 禹 州市 许昌市的豫 31 公路在本区北部穿过 往东至许昌市与 107 国道和京珠高速公路相 连 禹州市与新郑市 登封市 郏县 襄城县均有公路相连 交通方便 附交通位置示意图 1 1 1 图 1 1 1 交通位置示意图 1 1 2 地形地貌地形地貌 本区位于禹州煤田东南的山前微倾斜平原区 为第四系全掩盖区 地形平坦 地面标 高 105 125m 地势北部稍高 南部稍低 冲沟较发育 深度一般不大于 10m 区内村 庄稠密 2 地表水 本区属于淮河水系 较大的颖河在本区西缘流过 河谷宽约 300 50m 河曲十分发 育 历年最大流量 1720m3 s 年平均径流量为 1 776 亿 m3 最高水位标高 105 15m 1955 年 8 月 20 日 最低水位标高 102 12m 1953 年 6 月 4 日 1929 年 8 月 12 日曾发生一 次洪泛 区内东北部仅有一条季节性小河流 3 气象 本区属大陆性半干旱气候 最高气温 42 9 最低气温 13 9 年平均气温 14 4 年蒸发量大于降水量 年平均降水量644 6mm 雨季多集中在6 9月份 降水量约457mm 占全年降水量的 69 最大连续降水量 310 6mm 1967 年 7 月 10 日 13 日 最大风速 19m s 多为东南风 最大冻土深度为 18cm 4 地震 据禹县县志记载 公元前 5 年 1966 年 禹县曾发生过 14 次地震 其中大的地震有 3 次 1972 年 1980 年初 禹县地震台测出轻微地震 9 次 强度 1 3 2 6 级 对地面建筑 无影响 本区属低于地震裂度 6 度区 1 1 3 交通运输电源和水源交通运输电源和水源 1 运输条件 井田北部有许昌 神垕地方窄轨铁路穿过 至许昌市与京广铁路相接 河南地方铁路 局正在进行改准轨工作 禹州市 许昌市的豫 31 公路在本区北部穿过 往东至许昌市与 107 国道和京深高速公路相连 禹州市与新郑市 登封市 郏县 襄城县均有公路相连 交通方便 矿井地面运输拟接轨于计划改准轨的许昌 神垕线上 运输条件落实可靠 2 电源条件 矿井双回路电源分别引自距矿井 8km 的岗杨 110kV 变电站和距矿井 16km 的灞陵 110kV 变电站 矿井建设 35kV 变电站 可供矿井及其它工农业生产用电 矿区周围 20km 内有 110kV 变电站多处 矿井供电电源可靠 3 水源条件 本区第四系潜水的主要富水层埋深 40 200m 的砂 砾石层 动态受季节变化影响 可作为短期供水水源 新近系底部和基岩风华带岩含水层 埋深 200m 以上 水质好 不易受污染 受季节 变化影响不大 可作为中长期供水水源 井下排水处理后也可做矿井水源 矿井水源可靠 1 1 4 迁村及土地征用情况迁村及土地征用情况 本井田村庄相对稠密 井田资源受村庄影响较严重 故从经济角度和社会综合效益分 析 村庄应全部搬迁 且搬迁村庄是经济合理的 首采区塌陷范围内有 5 个村庄 分别为李八庄 柏树郑 玉皇阁 黄庄 石庙李 初 期需搬迁村庄约 500 户 其他村庄应根据开采规划适时安排搬迁 生产中应积极探索建筑 物下采煤技术 进行膏体充填等绿色开采试验 以使资源得以充分利用 1 1 5 矿区经济概况矿区经济概况 矿区地处豫中 土地肥沃 人口稠密 主要粮食作物有小麦 玉米 大豆 红薯等 主要经济作物有烟叶 棉花 花生 油菜和瓜果 是国家粮烟棉生产基地 矿产资源有煤 炭 铝矾土 水泥灰岩 耐火粘土等 已初步形成烟草加工 能源 化工 机械 纺织 建材六大为骨干的工业体系 1 1 6 主要建筑材料供应和配套设施主要建筑材料供应和配套设施 矿井建设所需砖瓦 石料 水泥等建筑材料均可就地供应 钢材 木材等物资可经铁 路和公路直接运至工业场地 本矿井建设的外部条件基本落实 可靠 1 2 井田地质特征井田地质特征 1 2 1 地层地层 区域地层属华北地层区嵩箕小区 该区位于华北板块南部 属嵩箕构造区嵩箕断隆东 南端之许禹背斜南翼 禹州煤田构造形态受许昌 禹州南关一线的许禹背斜所控制 构造 以断层为主 局部伴有小型褶曲 地层走向北西 倾向南西 倾角 15 30 整个煤田主 体构造形态呈宽缓的北西走向的背 向斜 本井田位于禹州煤田的东南部位 为全掩盖式井田 井田发育地层由老到新有寒武系 石炭系上统本溪组 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 新近系和第四系 其中太原组 山西组 下石盒子组和上石盒子组为含煤地层 煤系盖层为第三 四系 覆盖层厚度 250 910m 具有随煤层埋深增加而增厚的特点 现 将发育地层自下而上分述如下 1 煤系下伏地层 1 寒武系 1 下统 1 辛集组 1x 主要为灰色中 厚层豹皮状白云质灰岩 下部为薄层灰岩 燧石团 块灰岩 底部为紫红色砂 砾岩 与下伏震旦系马鞍山组整合接触 厚 66m 馒头组 1m 以灰黄 黄绿 灰红色薄层泥灰岩为主 中上部夹紫红色页岩 厚 124m 2 中统 2 毛庄组 2m 紫红色页岩 夹薄层灰岩 粉砂岩 细砂岩 厚 92m 徐庄组 2x 灰色薄 中厚层泥质条带状灰岩 白云质灰岩 豹皮灰岩 中部为 灰岩 页岩互层 底部为钙质粉砂岩夹薄层海绿石砂岩 厚 114m 张夏组 2zh 灰色中 厚层状泥质条带鲕状灰岩 夹灰白色中 厚层豹皮灰岩 厚 59m 3 上统 3 崮山组 3g 灰色厚层鲕状灰岩钙质白云岩 钙质白云岩 底部为深灰 黑色白 云岩 厚 189m 长山组 3ch 浅灰色厚层白云质灰岩 白云岩 鲕状白云岩 顶部为灰黄色薄 层泥质灰岩 砂质页岩和泥质白云质灰岩 厚 64m 2 含煤地层 1 石炭系 C 由石炭系上统本溪组 C3b 和太原组 C3t 组成 与下伏寒武系地层平行不整合接 触 厚 55 06 120 40m 平均 106 0m 1 上统本溪组 C3b 主要为浅灰色铝土岩 上部呈致密块状 部分为层状 具波 状及混浊层理 中部大部分为豆状 鲕状结构 部分含较多黄铁矿散晶 下部大部分为紫 红色含黄铁矿 局部夹砂质泥岩 该组为本区主要标志层 ML 厚 1 82 29 70m 平均 10 00m 2 上统太原组 C3t 该组由下到上分为下部灰岩段 中部砂泥岩段和上部灰岩段 该组厚 83 106m 平均 96 0m 下部灰岩段 本组顶至 L4灰岩顶 由 L1 L4四层深灰色隐晶质灰岩和砂质泥岩 细砂岩及一3 一4煤组成 L1 L3灰岩厚度大 层位稳定 L4局部相变为致密泥岩 上部 局部具细粒石英砂岩 一3 一4煤较稳定 均不可采 本段厚 22 00m 中部砂泥岩段 L4灰岩顶至 L7灰岩底 由灰色 深灰色砂质泥岩 细 中粒砂岩 L5 L6两层不稳定灰岩及一5 一7六层不稳定且不可采薄煤层组成 其中砂岩常含较多白 云母 砂质泥岩常具鲕状结构 胡石砂岩位于上部 以局部含多量大白云母片为特征 本 段厚 39 00m 上部灰岩段 L7灰岩底至 L9灰岩顶 由 L7 L9三层深灰色隐晶质灰岩 砂质泥岩 中 细粒石英砂岩及不稳定且不可采一8煤层组成 L7 L8 L9三层灰岩厚度大 较稳定 L8 L9灰岩常合并 本段灰岩含较多海相动物化石 L7灰岩含团块状和透镜状燧石 顶部 常有一层灰黑色致密状海相泥岩 含灰黑色生物碎屑铁质岩 本段厚 25 00m 2 二叠系 P 1 下统山西组 P1sh 顶界止于砂锅窑砂岩 Ss 底界面 与下覆地层太原组整合 接触 厚 63 28 97 84m 平均 84 00m 主要以浅灰色 深灰色的砂质泥岩 细 中粒长 石岩屑石英砂岩 粉砂岩和煤组成 含煤六层 其中二 1煤层为本区主要可采煤层 二3 煤局部可采 顶部泥岩具紫斑和鲕状结构 俗称 小紫 二1煤顶板大占砂岩 Sd 的层面 含多量大白云母片 炭屑和较多磷灰石 标志明显 层位稳定 是良好的标志层 二3煤顶 板香炭砂岩 Sx 棕灰色 含较多白云母 较稳定 为辅助标志层 2 下统下石盒子组 P1x 顶界止于田家沟砂岩 St 底面 分为三 四 五 六煤段 与下伏山西组地层整合接触 大部遭受不同程度剥蚀 厚 0 388 04m 平均 338 00m 三煤段 顶界止于四煤底砂岩 S4 由浅灰色细 粗粒长石岩屑石英砂岩和深灰色 砂质泥岩 泥岩组成 含煤 7 层 三1 三7 三7煤层偶可采 余均不可采 底部砂锅窑 砂岩 Ss 为灰白色中 粗粒石英砂岩 底部常含燧石细砾和泥质包体 区内稳定 是良 好的标志层 其上大紫泥岩 Md 紫红色 暗紫色 具豆状 鲕状结构 区内稳定 本段 平均厚 78m 四煤段 顶界止于四 五煤分界砂岩 S5 由灰白色 浅灰色细 粗粒长石岩屑 石英砂岩和灰色砂质泥岩 泥岩组成 含煤 7 层 其中四6煤局部可采 底部砂岩 S4 为灰色中粒长石岩屑石英砂岩 含较多的菱铁质团粒 并组成斜层理和交错层理 层位基 本稳定 本段平均厚 93 00m 五煤段 顶界止于五 六煤分界砂岩 S6 由灰色 深灰色砂质泥岩 粉砂岩和灰 白色 浅灰色的中 粗粒石英砂岩 长石岩屑石英砂岩及煤组成 含煤 9 层 其中五7煤 偶见可采点 煤段顶 底部部分具紫斑 普遍含鲕粒 本段平均厚 82 00m 六煤段 顶界止于田家沟砂岩 St 由灰色 深灰色砂质泥岩和浅灰色粗 中粒长 石岩屑石英砂岩 岩屑石英砂岩及煤组成 含煤 4 层 其中六2煤偶见可采 煤段上部和 下部泥岩紫斑发育 本段平均厚 85m 3 上统上石盒子组 P2s 区内仅保留其底部地层 由浅灰色 灰白色中 粗粒石英 砂岩和灰色砂质泥岩组成 底部田家沟砂岩 St 以浅灰 色 灰白色中 粗粒石英砂岩为主 含棕色石英细砾和钾长石 泥质 硅质胶结 具斜 层理 标志明显 区内稳定 是较好的标志层 与下伏下石盒子组整合接触 区内残存 厚度 28m 左右 3 煤系上覆地层 1 新生界 Kz 本井田新生界地层为新近系和第四系 R Q 地层 与下伏上石盒子组地层呈角度不 整合接触 平均厚度 470m 1 新近系 R 下部以紫红色 黄褐色砾岩为主 间夹多层紫红色砂岩 粉砂岩和砂 质泥岩 中部为砖红色砂质泥岩 泥岩 夹砂岩或砾岩 上部为砖红色细 粗粒砂岩 紫 红色泥岩 砂质泥岩 含钙质结核 平均厚度 250m 2 第四系 Q 下部为黄褐色 浅红色间夹灰绿色的粘土 粘土夹多层薄层褐黄色的 细砂和粉砂 底部具薄层的砾石 夹多层钙质结核 中部为黄褐色砂质粘土 粘土 间夹 粘土质砂 上部和下部分别夹 3 4 层厚层砾石 含钙质结核 下部由三层砾石和黄褐色 砂质粘土 粘土及粘土质砂组成 含钙质结核 顶部为黄土 局部为冲积和坡积砾石堆积 平均厚度 220m 4 地质勘查工作 在本区范围内 共完成钻探 17 孔 工程量 9310 09m 测井 14 孔 9128 实测米 地 震测线 7 条 剖面总长 24 9km 物理点 106 个 钻孔简易水文观测 13 孔 采样化验 47 个 样 经历次勘查 全区进行了二维地震勘查 首采区进行了三维地震勘查 充分发挥了 地震勘查的技术作用 地震和钻探相互验证 互为补充 提高了勘查的可靠程度 全井 田共施工钻孔 39 个 工程量 27634 28m 其中以往 22 孔 15023 25m 勘探 15 孔 1125 48m 井检孔 2 个 1355 55m 平均每平方公里 2 17 个钻孔 综合评价 本井田 勘查程度基本已达到勘探阶段的要求 可以作为矿井设计和生产建设的依据 附主采煤层地质综合柱状图 1 2 1 图 1 2 1 主采煤层地质综合柱状图 1 2 2 构造构造 1 构造特征 区域构造属嵩箕构造区嵩箕断隆东南端之许禹背斜南翼 本井田整体为一走向北西 倾向南西的单斜构造 西部发育一宽缓向 背斜构造 地层走向 300 330 倾向 210 240 倾角 10 29 一般 24 26 构造特征以断裂为主 近 EW 向断层一组 均为高角度正断层 EW 向断层有 DF04断层 井田中部的 DF04断层把本区分为东 西两个断块 区内未发现 岩浆活动迹象 本区构造复杂程度为中等 2 主要构造 1 褶曲 1 时庄向斜 位于井田西南部 展布于泉店南的沟头刘 易刘 乔王一线 延伸长 度 3km 轴向 NW 向北西仰起 两翼基本对称 北东翼地层走向为北西西 南西翼地层 走向为北北东 地层倾角 20 30 最大幅度为 180m 由石炭二叠系构成 中部被 DF04 柱 状岩石名称真厚 m 序号 1 4 16泥岩 2细砂岩 1 77 3 泥岩5 38 4细砂岩 3 65 5 泥岩11 84 6 细砂岩6 55 7 泥岩 8 二3煤层 6 94 1 5 9 泥岩0 4 10 细砂岩 4 91 11 泥岩1 21 12 二1煤层6 82 泥岩 2 03 13 细砂岩 7 36 14 断层切割 在详查二维地震垂直轴向时间剖面上向斜特征 反映明显 由二维地震 6 8 9 10 及 L1测线控制 控制程度可靠 2 王莲背斜 王莲背斜位于井田西南隅 轴向 NNW 向南东倾伏 轴部展布于王莲 6 5 孔 朱庄西一线 控制延展长度 1300m 最大幅度 25m 南西翼地层走向为 NNW 倾 角 14 北东翼地层走向为 NE 倾角 7 王莲背斜在垂直轴向时间剖面上特征反映明显 控制可靠 2 断层 各主要断层见断层情况一览表 表 1 2 1 表表 1 2 1 主要断层情况一览表主要断层情况一览表 断层名称 编号 位置 最 大 落 差 m 倾角 走 向 倾向 长度 km 控制依据 控制程度 DF04断层 DF04 中部 150 63 近 EW N 3 5 1201 孔 副检孔 1301 孔 1302 孔和 9 10 11 12 12 1 13 13 1 14 L1 L2 L3 L4二维地震 勘探线 可靠 3 井田水文地质边界条件 本井田位于许禹背斜南翼岩溶裂隙水浅埋区内 区域地下水弱迳流带上 南部边界南 关正断层落差 300 1000m 致使南缘相对富水的寒武系地层与区内煤系地层对接 为井 田的南部供水边界 西部边界落差大于 400m 的前石固正断层 将富水性相对较强的寒武 系地层深埋地下 而使区内煤系地层与富水性相对较弱的新生界地层对接 形成西部相对 隔水边界 东部 DF07断层落差较小 可视为无限边界 北部露头区无构造影响 亦为一无 限边界 4 地表水文特征 井田地表水属淮河水系 区内水体较少 兴源铺 邵李 乔王 纸张一带属区内地表 分水岭 水文条件简单 颖河自西向东于井田西缘流过 区内西北部的灵泉水库 库容 32 5 万 m3 是本区的最大地表水体 位于煤层露头附近 下距可采煤层垂直距离不足 300m 其库水极易沿顶板裂隙带进入矿井而加大矿井涌水量 西部的无名河是区内唯一的一条长 年性河流 由灵泉水库向南经沟头刘 胡楼注入颖河 白沙东干渠宽 10 15m 深 1 2m 由西向东在区北部通过 渠内极少有水 其它均为宽 1 3m 深 1m 左右的季节性排水沟 其它地表水体水量均较小 且距煤层垂直距离较大 并有巨厚新生界地层阻隔 一般对煤 层开采无影响 5 主要含水层和隔水层 1 含水层 根据岩性 水力性质 孔隙特征和富水程度 区内含水层自上而下分为 第四系砂及 砾石孔隙含水层 组 新近系半固结及基岩风化带孔隙裂隙含水层 二叠系下石盒子组 砂岩裂隙含水层 山西组二 1煤层顶板砂岩裂隙含水层 石炭系太原群上段灰岩岩溶裂隙 含水层 石炭系太原群下段灰岩岩溶裂隙含水层 寒武系白云质灰岩岩溶裂隙含水层 现 描述如下 1 第四系砂及砾石孔隙含水层 组 勘探中绝大多数钻孔第四系与新近系未取心 仅根据测井曲线特征对其进行了划分对 比 以钻孔半固结成岩的平均深度作为松散岩类含水层底 界 区内该含水层最高水位标高 为 121 2m 最低水位标高为 96 0m 受季节影响动态变 化明显 水化学类型以HCO3 Ca型为主 其次是HCO3 Ca Mg型 矿化度 0 347 0 499g L 永久硬度一般为70 99 最 大 207 01 PH 值 7 69 8 00 略偏碱 性 另据原普查水文地质测绘民井 本区北部 BX107 号民井 调查资料 该含水层厚度 7 2m 顶板埋深9 8m 水位标高 116 88m 水柱高度 11 55m 单位涌水量为 1 52 L m s 渗透系数为 4 8m d 该含水层是当地居民生产生活和 农业灌溉用水的主要水源 2 新近系半固结砂砾石及基岩风化带孔隙裂隙含水层 该含水层主要由新近系下部的砾岩和风化带组成 该含水层富水性受岩性和深度控制 当砾岩结构疏松 利于浅部地下水下渗时 则富水性强 风化砂岩的富水性明显强于其它 风化岩类 据 1101 孔新近系底部和基岩风化带抽水试验结果 其单位涌水量 0 18 L s m 渗透系数 0 252m d 水位标高 113 71m 水化学类型为 HCO3 Ca Mg 型 矿化度 0 472g L 永久硬度 69 82mg L PH 值 8 05 说明该含水层具有一定富水性 对矿井浅部 特别是煤 层露头风化带附近 煤层开采有一定影响 3 二叠系下石盒子组砂岩裂隙含水层 组 由 3 10 层中粒 粗粒砂岩组成 厚 8 82 63 31m 平均 24 68m 占该组平均厚度的 16 但砂岩裂隙不发育 区内施工钻孔该组段未见涌漏水现象 据区域资料 该含水层单 位涌水量 0 000517 0 0745L s m 渗透系数 0 00182 3 445m d 属富水性弱的裂隙承压水 但在四6煤层露头附近或其浅部开采时 应特别注意上部水的补给 4 山西组二1煤层顶板砂岩裂隙含水层 组 为二 1和二3煤层顶板直接充水含水层 由 2 6 层细 粗中粒砂岩组成 厚 6 67 31 69m 一般 13 24m 平均 18 15m 砂岩裂隙不发育 据 9001 1302 和副井检孔等三 孔抽水试验成果 该含水层单位涌水量为0 0110 0 0119 L s m 渗透系数0 038 0 0828m d 水位标高 112 63 115 56m 水化学类型为 HCO3 SO4 Ca Mg 和 HCO3 SO4 K Na 型 矿化度 0 618 0 663g L 永久硬度 0 177 58mg L PH 值 7 72 8 27 属富水性弱的裂隙 承压水 5 石炭系太原群上段灰岩岩溶裂隙水含水层 为二1煤层底板直接充水含水层 主要由厚度 5 24 24 43m 平均 14 28m 多为三 层 局部合并为一层 6 1 孔 或分成 5 层 1301 孔 的 L7 L9灰岩组成 全区较稳定 据 7001 9001 和 1601 三孔抽水试验结果 该含水层单位涌水量 0 0187 0 28L s m 渗透 系数 0 09214 0 7988m d 水位标高 113 80 122 12m 水化学类型为 HCO3 SO4 Ca 和 HCO3 Ca Mg 型 矿化度 0 530 0 640g L 永久硬度 110 45 180 08mg L PH 值 7 44 8 15 属富水性中等的岩溶裂隙承压水 上段灰岩距二1煤层底板 24 02m 6 石炭系太原组下段灰岩岩溶裂隙水含水层 由厚度 3 79 26 88m 多为三层局部合并为一层 1301 孔 的 L1 L4灰岩组成 全 区穿见下部灰岩段的钻孔 4个 其中先漏后涌钻孔 1个 1601孔 最大涌水量 40 35m3 h 水位标高 121 54m 据邻近梁北一号井田钻孔抽水试验成果 该含水层水位标高 143 24m 单位涌水量 0 0362 L s m 渗透系数 0 857m d 水化学类型为 HCO3 Ca Mg 型 矿化度 0 232 0 389g L PH 值 7 0 7 3 属富水性弱 且不均匀的岩溶 裂隙承压水 下段灰岩 距二1煤层底板约 90m 7 寒武系白云质灰岩岩溶孔隙水含水层 本区有两孔揭露寒武系含水层 揭露最大厚度 46 66m 1301 孔 其顶面标高 537 66 581 11m 上距二2煤层底板约 120m 岩性为白云质灰岩 据该段与 DF04断 层带混合抽水试验 单位涌水量为 0 048 L s m 渗透系数 0 1025m d 水化学类型为 HCO3 SO4 Ca 型 矿化度 0 641g L PH 值 8 19 属富水性弱的岩溶 孔隙承压水 因该 含水层的水具有较高的水头压力 考虑其区域富水特征 在断层带附近或煤层底板隔水 层薄弱处进行煤层开采时 应注意防范突水事故 4 含水层 组 间的水力联系 各含水层之间 因隔水层的存在 一般无水力联系 但在以下部位含水层可能会串通 而发生水力联系 1 煤层露头附近 由于新生界地层上覆于其它基岩含水层 包括基岩风化带 之 上 在隔水层薄弱处 上部含水层水极易补给基岩含水层 2 较大的 DF04等断层断裂带附近 因断层的错动而改变了含水层间的接触关系 形成顶板含水层与底板含水层 上部含水层与下部含水层 强含水层与弱含水层的接触 导致水文地质条件复杂化 3 矿山压力影响范围内 由于矿山压力影响而形成的围岩裂隙带 削弱了隔水层 的隔水能力 易导致其它含水层的水沿裂隙带进入矿井 5 断层水文地质特征 本区主要发育近 SN 和近 EW 向的高角度张性正断层 井田内构造简单 断层较少 区内落差大于 20m 的断层 7 条 包括首采区三维地震勘探解释发现的断层 均为高角度正 断层 断层破碎带厚度一般在 10m 以下 其组成物主要为泥岩 砂质泥岩 砂岩及煤屑 断层影响带内石灰岩含水层岩溶裂隙较发育 钻孔简易水文地质观测 仅有一孔 1301 孔 遇断层带漏失量为 1 0m3 h 另据邻近梁北一号井田资料 在距断层 100m 左右的范围内 钻孔揭露的 99 个断层点 有 33 孔漏水 其中 5 个为断层破碎带 占总漏水点的 40 由 此推断该区断层及其影响带内 具有一定的富水性 6 地下水的补给 径流及排泄条件 本井田在区域上位于岩溶 裂隙浅埋区内 就本井田而言 深层地下水于井田北部隐覆 露头区处接受浅部地下水的补给 而后由北向南 由浅而深在井田内迳流 当遇南部边界 南关断层时 部分地下水沿断层带上升而排泄到浅部含水层中 部分沿断层带继续向东南 深部运移 9 矿井涌水量 勘探报告采用比拟法和大井法对矿井涌水量进行预计 推荐采用大井法的计算结果 见表 1 2 8 参照梁北一号井最大涌水量与正常涌水量之比为 1 14 本矿井采用比例参数为 1 2 估算矿井最大涌水量 预测涌水量为 矿井 500m正常涌水量为1188 13m3 h 最大涌水量为1425 76m3 h 700m正 常涌水量为1634 39m3 h 最大涌水量为1961 27m3 h 表表 1 2 8 泉店井田全区大井法正常矿井涌水量计算表泉店井田全区大井法正常矿井涌水量计算表 计算 水平 参数及成果 含水层 K m M m H m F m2 R0 m r0 m Q m3 h 500m 二1煤顶板 0 0542 17 95 614 19 4771508 2602 05 1246 65 209 74 1188 13 二1煤底板 0 2489 31 69 622 12 4771508 4641 62 1246 65 978 39 700m 二1煤顶板 0 0542 17 95 814 19 8948348 3558 05 1761 29 292 01 1634 39 二1煤底板 0 2489 31 69 822 12 8948348 6247 69 1761 29 1342 38 1 3 煤层特征煤层特征 1 3 1 煤层埋藏条件煤层埋藏条件 井田地面地势平坦 新生界地层厚度 250m 910m 本井田整体为一走向北西 倾向 南西的单斜构造 西部发育一宽缓向 背斜构造 地层走向 300 330 倾向 210 240 倾角 10 29 一般 24 26 井田中部的 DF04断层把本区分为东 西两个断块 区内未 发现岩浆活动迹象 本区构造复杂程度为中等 井田内二1煤层全区可采 主要可采煤层 二1煤层厚度 1 18 10 38m 平均 5 88m 属较稳定厚煤层 原煤灰分 7 14 33 21 平均 14 3 发热量 22 31 55MJ kg 平均 30 28MJ kg 为低中灰 特低 低硫 特高热值 易 选 较难选的瘦煤 焦煤 各可采煤层均属不易自燃煤层 均具有煤尘爆炸性 本矿井预测 为低瓦斯矿井 井田内二1煤层底板埋深 370 1200m 底板温度多在 21 41 以 级高 温区面积最广 1 3 2 煤层的围岩性质煤层的围岩性质 二 1煤层赋存于山西组下部 上距砂锅窑砂岩 Ss 49 18 67 90m 平均 58 80m 下距 L7 石灰岩 34 65 58 28m 平均 46 12m 煤层直接顶板以泥岩 砂质泥岩 粉砂岩 为主 偶为细 中粒砂岩 偶具炭质泥岩伪顶 底板以泥岩 砂质泥岩 粉砂岩为主 局部为细粒砂岩 偶为中粒砂岩 偶具炭质泥岩伪底 区内 32 孔穿过二1煤层层位 层 位稳定 除泉7孔为废点 1301 4001 孔见煤点受断层影响外 29 点为正常煤厚点 煤 层厚度 1 18 10 38m 平均 7 8m 全区可采 二 2 1煤层厚度 3 77 8 04m 平均厚 5 91m 二 1 1煤层厚度 0 22 0 46m 二 1 1与二 2 1煤层间距 0 83 2 21m 二1煤层见煤点以厚煤层为主 29 个见煤点中 大于 3 5m 的厚煤层占75 9 1 30 3 50m 的中厚煤层占 20 小于 1 30m 的薄煤层占 3 4 煤层厚度总体呈北东向条带状相 间变化趋势 大于 8 0m 的特厚煤区分布在井田中部和西部 小于 1 30 的薄煤区仅在井田 西南部小范围分布 中厚煤区呈狭长条带分布于井田西部 煤层可采性指数 k 为 1 厚 度变异系数 r 为 39 3 煤层稳定程度为全区可采的较稳定型煤层 附煤层特征表 1 3 1 表表 1 3 1 主要煤层 标志层间距一览表主要煤层 标志层间距一览表 煤层 名称 主要煤层 标志层间距 m L7 二1 二3 Ss S4 四6 S5 二二1 46 12 0 3 98 58 80 124 05 176 17 225 94 1 4 煤的特征煤的特征 1 4 1 物理性质及煤岩特征物理性质及煤岩特征 1 物理性质 本区二 1煤层为黑 灰黑色 条痕为黑 灰黑色 二1煤层以粉粒状为主 次为粉状 鳞片状 煤层受压固结成块状 手指轻压易碎 具挤压和揉搓现象 各煤层的视密度 真密度 孔隙率见表 1 3 2 表表 1 3 2 各可采煤层视密度 真密度 孔隙率一览表各可采煤层视密度 真密度 孔隙率一览表 项目 煤层 视相对密度 ARD 真相对密度 TRD 孔隙率 二1 1 34 1 55 1 42 14 1 39 1 62 1 47 13 3 4 2 煤岩特征 1 宏观煤岩特征 本区二1煤其原生结构遭到破坏 具挤压 揉搓现象 构造镜面发育 形成粉粒状 粉 状 鳞片状的构造煤 宏观煤岩成分均已遭到破坏 宏观煤岩特征无法观察和描述 2 显微煤岩组分特征 本区二1煤类显微煤岩组分组均以镜质组为主 少量惰质组 镜质组以均质镜质体为主 基质镜质体和碎屑镜质体次之 惰质组以粗粒体和微粒体为主 少量半丝质体 碎屑惰质 体 可见结构完好的火焚丝质体 二 1煤类无机组分主要为粘土矿物 次为碳酸盐矿物和微量硫化物矿物 粘土矿物呈 团块状分布 透镜状 不规则状充填在胞腔或有机质裂隙中 方解石呈粒状分布或充填于 有机质裂隙中 黄铁矿呈星点状 莓状集合体分布或细脉状充填在有机质裂隙中 2 化学性质及工艺性能 1 化学性质 水分 Mad 各煤层原 浮煤空气干燥基水分结果见表 1 3 3 表表 1 3 3各可采煤层半工业分析结果表各可采煤层半工业分析结果表 煤层 原 煤 浮 煤 质量分级 水分 Mad 灰分 Ad 挥发分 Vdaf 水分 Mad 灰分 Ad 挥发分 Vdaf 二1 0 33 1 55 0 81 28 7 14 33 21 14 30 28 16 74 22 6 5 18 90 28 0 53 1 64 0 92 28 3 75 10 89 6 71 28 15 25 20 6 5 17 40 28 低中灰 局部中灰 煤 灰分 Ad 各煤层原煤干燥基灰分结果见表 1 3 3 二 1煤原煤灰分 7 14 33 21 平均灰分 14 3 依据原国家标准 GB T15224 94 二1煤属低中灰煤 局部属中灰煤 经 1 4 密度比重液洗选后 原煤灰分明显降低 二1煤平均降灰率为 53 3 挥发分 Vdaf 各煤层的原 浮煤干燥无灰基挥发分分析结果见表 1 3 3 二1煤浮煤挥发分 15 25 20 65 随着煤层埋藏深度的增加 挥发分降低 煤化程度增高 硫分 St d 各煤层原 浮煤的干燥基全硫含量均小于 1 0 平均在 0 5 左右 见表 1 3 4 依 据原国家标准 GB T15224 94 二二1煤属特低硫 低硫分煤 表表 1 3 4 各可采煤层全硫 形态硫结果表各可采煤层全硫 形态硫结果表 煤层 全硫 St d 煤 中 形 态 硫 质量分级 原煤 浮煤 原 煤 浮 煤 硫铁矿硫 Sp d 硫酸盐硫 Ss d 有机硫So d 硫铁矿硫 Sp d 硫酸盐硫 Ss d 有机硫So d 二1 0 31 0 96 0 48 28 0 32 0 54 0 41 19 0 06 0 46 0 21 10 0 00 0 00 0 00 10 0 17 0 31 0 27 10 0 03 0 14 0 09 10 0 00 0 00 0 00 10 0 27 0 38 0 32 10 特低 低硫煤 煤的有害元素 二1煤层原煤中含 砷0 4mg kg 平均 2 16mg kg 氯 0 004 0 0038 平均 0 024 磷 0 004 0 099 平均 0 031 铬 9 6 75 4mg kg 平均 34 0mg kg 汞 0 03 0 5mg kg 平均 0 27mg kg 铅 5 8 21 7mg kg 平均 13 46mg kg 硒 0 7 4 1mg kg 平均 2 16mg kg 镉 0 5 1 1mg kg 平均 0 93mg kg 依据 MT T562 1996 MT T5597 1996 和 MT T803 1999 分级 二1 煤属 低磷 特低氯 一级含砷煤 2 煤的工艺性能 发热量 Qnet v d 本区内二1煤发热量 Qnet v d 为 22 31 55MJ Kg 二1煤属高热值煤 各煤层 原 浮煤干燥基低位发热量测试结果见表 1 3 5 表表 1 3 5 各可采煤层发热量测试结果表各可采煤层发热量测试结果表 煤层 原 煤 浮 煤 发热量 Qgr v d MJ kg 发热量 Qnet v d MJ kg 碳酸盐 CO2 CO2 d 发热量 Qgr v d MJ kg 发热量 Qnet v d MJ kg 碳酸盐 CO2 CO2 d 二1 22 98 33 26 30 28 26 22 28 31 55 28 48 17 0 72 2 98 1 55 12 32 04 34 86 33 52 13 31 19 33 99 32 61 13 0 38 1 45 0 73 12 煤的粘结性 二1煤的粘结指数 G 值为 26 65 平均为 54 胶质层最大厚度 Y 0 0 13 0 平均 8 1 二1煤属于中等 强粘结煤 煤的简易可选性 据筛分结果 二1煤粒度以 0 5mm 为主 约占 45 其次为 0 5 3 0mm 占 27 39 二1煤随煤样粒度的增大 产率降低 灰分增高 二1煤煤粉 0 5 mm 筛分试验结果表明 煤粉粒度以 0 045 mm 的粒级为主 占煤粉产率 的 27 28 煤粉随粒度减小 灰分降低 二 1煤浮煤产率以小于 1 5 密度级产率为主 产率大于 75 按照国家标准 GB T16417 1996 对二1煤进行可选性评价 假定浮煤灰分为 10 0 时 二1煤可选性属 易选 中等可选 假定浮煤灰分为 9 0 时 二1煤可选性属易选 较难选 煤灰成分与煤灰熔融性 煤灰成分 二1煤灰成分以二氧化硅和三氧化二铝为主 含量分为 71 90 次为氧化 钙 三氧化二铁和三氧化硫 合计含量为 19 46 煤灰熔融性 由于本区各煤层煤灰中难熔的二氧化硅和三氧化二铝含量较高 煤的软 化温度 135 依标准 MT T853 1 2000 二1煤属较高软化温度灰 可磨性 按照国家标准 GB T2565 1998 用哈特葛罗夫法对二 1煤进行了可磨性试验 依标准 MT T852 2000 确定 二1煤属极易磨煤 煤灰粘度 本区二1煤煤灰粘度试验结果见表 1 3 6 表表 1 3 6 二二 1 煤灰粘度试验表煤灰粘度试验表 温度 1370 1380 1400 1450 1500 1550 灰粘度 Pa s 261 24 54 32 5 90 4 10 3 50 3 10 备 注 炉内气氛 弱还原性 煤的成浆性 初步计算 区内二1煤的成浆性 D 值为 0 24 各煤层成浆性较好 3 煤类的确定 煤类的确定 按煤炭分类国家标准 GB5751 86 以浮煤干燥无灰基挥发分产率 Vdaf 值 粘 结指数 G 值 胶质层最大厚度 Y 值 奥阿膨胀度 b 为主要指标 辅以镜质组最 大反射率 R0max 值及焦渣特征 CRC 对各可采煤层 进行煤炭分类 本区二1煤以瘦 煤为主 次为焦煤 煤类分布 本区受深成变质作用和区域岩浆热变质作用的影响 各煤层形成焦煤和瘦煤两大煤类 二 1煤层垂向上煤化程度自上而下依次增高 平面上由北向南逐渐增高 二1煤由西向东 从白庄 兴源铺 高王 杨堂以北为焦煤 以南为瘦煤 煤的用途 根据对本区各可采煤层主要煤质特征 化学组成 工艺性能等的分析 二二 1煤为低中 灰 特低 低硫 特高热值 易选 较难选的瘦煤 焦煤 可作炼焦配煤 也可作水煤浆 的初步试验用煤 4 瓦斯 1 邻近生产矿井瓦斯概况 据西邻的梁北一井采样深度 315 45 905 47m 瓦斯风化带下限为 435 0m 瓦斯含量 4 64 14 98 ml g 东部瓦斯含量较小 1 21 4 64 ml g 本区西北的新峰一矿 开采二1煤 开采水平 207 02 688 59m 瓦斯风化带下限 500m 瓦斯相对涌出量 6 4 8 5m3 t d 瓦斯 绝对涌出量 0 45 2 48 m 3 min 为低瓦斯矿井 本区二1煤瓦斯成分 CH4含量 0 74 4 N2为 6 41 90 20 CO2为 9 80 36 22 并含少量重烃 C2H6 钻孔煤层瓦斯含量 0 6 08ml g DF04断层西二1煤底板 700m 以 浅和 DF04断层东 1202 孔 曹王村以北瓦斯含量小于 4ml g 煤层上覆基岩保存厚度小于 300m 为瓦斯风化带 DF04断层西二1煤底板 700m 以深和 DF04断层东 1202 孔 曹王村 以南瓦斯含量多大于 4ml g 其 1202 8003 8004 10 2 7003 6 2 孔煤层上覆基岩保 存厚度大于 300m 为沼气带 5 煤尘爆炸性 各煤层多为粉状煤 试验点火时有较强的火焰和要加一定 15 的岩粉量 故各 煤层均具有煤尘爆炸性 6 煤的自燃倾向性 按同一煤层的还原样着火点温度与氧化样着火点温度之差 T 进行煤的自燃倾向 等级分类判断 本区二1煤自燃倾向性等级均为 级 均属不易自燃煤层 7 地温 恒温带数值采用平顶山矿区资料 即恒温带深度 25m 温度 17 2 全区 22 个测温孔资料 除 4 1 6 1 及 4001 三孔全孔平均地温梯度大于 3 0 hm 其 附近二1煤层底板温度为 29 41 明显高于东部 为地温异常区外 其余测温孔的全孔 平均地温梯度在 1 57 2 86 hm 之间 低于 3 hm 故本区绝大部分属地温正常区 2 井田开拓与开采井田开拓与开采 2 1 井田境界井田境界 泉店井田是河南禹州煤田梁北详查区的