桑树坪煤矿1.8Mta新井设计

中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名： 学 号： 学 院： 矿业工程学院 专 业： 采矿工程 设计题目： 桑树坪煤矿1.8Mt/a新井设计 专 题： 煤矿开采冒落区注浆充填量预计研究 指导教师： 职 称： 教授 2011 年 6月 徐州2中国矿业大学毕业设计任务书学院 矿业学院 专业年级 采矿工程07级 学生姓名 毕业设计题目： 桑树坪煤矿1.8Mt/a新井设计毕业设计专题题目：煤矿开采冒落区注浆充填量预计研究毕业设计主要内容和要求：根据采矿工程专业毕业设计大纲，本毕业设计分为一般部分、专题部分和翻译部分，具体包括：1、桑树坪煤矿1.8Mt/a新井设计。2、完成专题：采煤沉陷地生态环境修复模式研究。3、翻译一篇3000字以上的专业英语文章。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）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日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。一般部分为桑树坪煤矿1.8Mt/a新井设计。共分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。桑树坪煤矿位于渭北煤田韩城矿区最北端，黄河的西岸，距韩城市直距约为35km。行政区划隶属于桑树坪镇管辖。井田南北宽4.76.6km，东西长7.9km，面积约28.5km2。主采煤层为3号煤，平均厚6.28m，井田地质条件简单。矿井工业储量为230.8Mt，可采储量175.5Mt。矿井正常涌水量为75m3/h，最大涌水量为120m3/h。矿井瓦斯涌出量高，为高瓦斯矿井。矿井为斜井单水平开拓，大巷采用胶带输送机运煤，辅助运输采用矿车，矿井通风方式为中央并列式通风。一矿一面，矿井采用倾斜长壁综合机械化放顶煤开采。矿井年工作日为330d，每天净提升时间14h。矿井工作制度采用“三八”制，两班生产、一班准备。专题部分题目是煤矿开采冒落区注浆充填量预计研究。主要是对当前国内采煤沉陷区生态修复做了分析。翻译部分主要内容为原位渗透性测量对建立地层岩石分层开采的影响，英文题目为：Practical Neural Network Applications in the Mining IndustryABSTRACTThe three parts are included in this design, i.e., the general part， special subject part and translated part.The general part is a new design of sangshuping. 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 system of the mine. 9. The ventilation and the safety operation of the mine. 10. The basic economic and technical norms.Sangshuping in coal mine because of hancheng mining district, to the west of the Yellow River is the northernmost town, is apart from the HanCheng straight from about for 35 km. Administrative districts belongs to sangshuping town of jurisdiction. The run of the mine field is 4.76.6 km，the width is about 7.9 km，mine farmland total area is 28.5 km 2. The four nine and eleven is the main coal seam，The thickness of the three main coal is about 11.7m、12.5m and 3.3m respectively. The coalfield geological condition is simple.The proved reserves of the coalfield are 648.73 million tons. The recoverable reserves are 440.75 million tons. The normal flow of the mine is 75 m3 percent hour and the max flow of the mine is 120m3 percent hour. The mineral gas gushes the deal lower，for low gas mineral mine.The mine farmland in an inclined mine to expand.The main transportation uses the adhesive tape transportation opporteunity coal.The working system “three-eight” is used in the Pingshuo No.3 mine. It produced 330d/a.The development of the mine is single level with a main inclined shaft and an auxiliary vertical shaft. The number of the working faces is only one. Comprehensive mechanization puts in the top coal technology is the mining method. Several belt conveyers undertake the job of coal transport in the mine, while the auxiliary transportation system depends on the mine cars. The ventilation type in the early stage is centralized juxtapose. In the late stage two air shafts in the boundary should be driven. The ventilation method is extraction.The working days in a year are 330. Everyday it takes 16 hours in lifting the coal. The working system in the mine is “three-eight”.目录第一章 矿区概述及井田地质特征- 1 -1.1矿区概述- 1 -1.1.1 矿区地理位置- 1 -1.1.2矿区地形、地貌- 1 -1.1.3 矿区气候条件- 2 -1.1.4 矿区的水文情况- 2 -1.1.5水力、电力供应及建井材料及生产原料- 2 -1.2井田地质特征- 3 -1.2.1 煤系地层- 3 -1.2.2 地质构造- 4 -1.2.3水文地质特征- 4 -1.3 煤层特征- 6 -1.3.1 可采煤层- 6 -1.3.2 煤的特征- 8 -1.3.5顶底板稳定性评价- 9 -第二章 井田境界与储量- 12 -2.1井田境界- 12 -2.2 矿井储量计算- 12 -2.2.1构造类型- 12 -2.2.2 矿井工业储量- 12 -2.2.3 矿井可采储量- 14 -2.2.4工业广场煤柱- 14 -2.2.5井田边界保护煤柱- 16 -第三章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限- 17 -3.1矿井工作制度- 17 -3.2矿井设计生产能力及服务年限- 17 -3.2.1矿井设计生产能力- 17 -3.2.2井型校核- 17 -第四章 井田开拓- 19 -4.1井田开拓的基本问题- 19 -4.1.1 井筒形式的确定- 19 -4.1.2 井筒位置的确定采（带）区划分- 21 -4.1.3 工业场地的位置- 22 -4.1.4 开采水平的确定- 22 -4.1.5 矿井开拓方案比较- 22 -4.2 矿井基本巷道- 27 -4.2.1井筒- 27 -4.2.2开拓巷道- 27 -4.2.3井底车场及硐室- 28 -4.2.3主要开拓巷道- 29 -第五章 准备方式带区巷道布置- 34 -5.1煤层地质特征- 34 -5.1.1带区位置- 34 -5.1.2带区煤层特征- 34 -5.1.3煤层顶底板岩石构造情况- 34 -5.1.4水文地质- 34 -5.1.5地质构造- 34 -5.1.6地表情况- 35 -5.2 带区巷道布置及生产系统- 35 -5.2.1带区准备方式 的确定- 35 -5.2.2带区巷道布置- 35 -5.2.3带区生产系统- 36 -5.2.4带区内巷道掘进方法- 37 -5.2.5带区生产能力及采出率- 37 -5.3带区车场选型设计- 38 -第六章 采煤方法- 39 -6.1 采煤工艺方式- 39 -6.1.1 采煤方法的选择- 39 -6.1.2 回采工作面长度的确定- 39 -6.1.3 工作面的推进方向和推进度- 39 -6.1.4 综采工作面的设备选型及配套- 39 -6.1.5 各工艺过程注意事项- 45 -6.1.6 工作面端头支护和超前支护- 46 -6.1.7循环图表、劳动组织、主要技术经济指标- 47 -6.1.8 综合机械化采煤过程中应注意事项- 51 -6.2回采巷道布置- 52 -6.2.1回采巷道布置方式- 52 -6.2.2回采巷道参数- 52 -第七章 井下运输- 53 -7.1概述- 53 -7.1.1矿井设计生产能力及工作制度- 53 -7.1.2煤层及煤质- 53 -7.1.3运输距离和辅助运输设计- 53 -7.1.4矿井运输系统- 53 -7.2带区运输设备选择- 54 -7.2.1设备选型原则：- 54 -7.2.2带区运输设备选型及能力验算- 54 -7.3大巷运输设备选择- 55 -7.3.1主运输大巷设备选择- 55 -7.3.2辅助运输大巷设备选择- 55 -7.3.3运输设备能力验算- 57 -第八章 矿井提升- 58 -8.1矿井提升概述- 58 -8.2主副井提升- 58 -8.2.1主井提升- 58 -8.2.2副井提升设备选型- 59 -8.2.3井上下人员运送- 60 -第九章 矿井通风及安全技术- 61 -9.1 选择矿井通风系统- 61 -9.1.1矿井概况- 61 -9.1.2矿井通风系统的基本要求- 61 -9.1.3矿井通风类型的确定- 62 -9.1.4矿井主扇工作方法的选择- 63 -9.1.5工作面通风方式的选择- 63 -9.2矿井风量计算- 64 -9.2.1矿井总风量计算- 64 -9.2.2工作面所需风量的计算- 64 -9.3矿井风量计算- 69 -9.3.1通风容易时期和通风困难时期最大阻力路线的确定- 69 -9.3.2矿井通风阻力计算- 70 -9.3.3矿井通风总阻力- 73 -9.3.4两个时期的矿井总风阻和总等积孔- 73 -9.4选择矿井通风设备- 73 -9.4.1选择主扇- 73 -9.4.2电动机选型- 75 -9.5安全灾害的预防措施- 75 -9.5.1预防瓦斯和煤尘爆炸的措施- 75 -9.5.2预防采空区失火- 76 -9.5.3防水措施- 76 -第十章 设计矿井基本技术经济指标- 78 -煤矿开采冒落区注浆充填量预计研究- 81 -1 绪论- 81 -1.1 问题的提出与研究意义- 81 -1.2 文献综述- 82 -1.3 主要研究内容及研究思路- 88 -2 冒落区注浆量的影响因素- 89 -2.1 岩体孔隙率- 89 -2.2 岩体碎胀系数- 90 -2.3 岩体轴向应力- 90 -2.4 注浆工艺- 90 -3 冒落区模型建立- 90 -3.1 冒落区形态分类- 91 -3.2 碎胀系数KP的确定- 91 -3.3 冒落岩块与顶板之间存在离层空间- 92 -3.4 冒落岩块充满采空区- 93 -4 冒落区注浆充填量的预计方法- 93 -4.1 伪注浆预计方法概述- 93 -4.2 预计方法具体步骤- 94 -5 研究主要结论- 95 -英文原文- 98 -中文译文- 104 -致 谢- 108 -一般部分中国矿业大学2011届本科毕业设计 - 16 -第一章 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1 矿区地理位置桑树坪井田位于渭北煤田韩城矿区最北端，黄河的西岸，距韩城市直距约为35km。行政区划隶属于桑树坪镇管辖。地理坐标为：1103000E1103500E ，北纬354000N354730N。矿址位于韩城市桑树坪镇，韩城至王峰乡的公路经过本矿，至宜川的公路从本矿分路。另有从下峪口至桑树坪的铁路运煤专线，交通比较方便（如图1-1）。图1-1 交通位置图1.1.2矿区地形、地貌井田内地貌受到地质构造、岩性和自然地理条件受诸多因素的控制，属构造剥蚀低山丘陵区，在沟谷及其两侧附近，基岩大片裸露于地表；山腰及山顶多为广厚的黄土所覆盖。由于第四纪以来地壳的不断上升，区内经受强烈的剥蚀和地表水的长期冲蚀切割，地形较为复杂，沟谷纵横交错，梁峁蜿蜒曲折。沟谷多呈V字型，下切很深，两侧地形陡峭。在黄土覆盖的地带，冲沟极为发育，呈树枝状分布，黄土漏斗、黄土柱、黄土崖比比皆是，呈现了典型的渭北黄土高原的地貌景观。井田内高差变化的幅度甚大。沟底与山顶的比高，大者可达300m以上，一般均在100200m左右。地形高程以黄河水面为最低（+378m）；其次为凿开河谷（440m）；三郎庙为最高（+1044m）。一般在600800m左右。地形的总体趋势是西北高，向东南方向逐渐降低。1.1.3 矿区气候条件本区属大陆性半干旱气候区，降雨量少，蒸发量大。年平均相对湿度为62.4%，年降水量在304mm658.5mm间，一般为500mm左右，最大积雪量12cm，以年蒸发量大于年降水量的23倍为其特征，最高气温42.6，最低气温-14.8，最大冻土深度一般10cm，最深42cm，平均风速2.6m/s，最大风速为18.0m/s，年主导风向北东向，风向频率为16.6%，次主导风向为东北风。由于本区新构造活动性较强，曾多次发生地震。据历史记载，1556年华县大地震对本区的影响达8度（烈度）；1959年8月11日7时发生烈度为7度左右的地震；1960年4月22日11时发生67度的地震；1976年11月本井田范围内发生震源仅十多公里的浅源地震。根据国家地震局兰州地震大队（73）兰震字064号文的划分意见：“韩城矿区的基本地震烈度为8度，但实地考核证实，当地震波进入基岩山区后衰减很快，在距离山前大断裂2km（指直线距离）以外基岩山区烈度可按7度考虑。”1.1.4 矿区的水文情况黄河经本井田的东部，自北向南穿越全部新老地层。井田的北端至禹门口一段流域，河床狭窄，水流湍急，两岸峭壁耸立，殊为壮观；每年夏季洪水季节，更是波涛汹涌，浪峰叠置。在与凿开河混流至禹门口间，一般水面高程在381378m，洪水期水流坡度为34，枯水期为1。据龙门水文观测资料（19341959年），最高洪水位391.50m（1939年4月），最低水文371.84m（1934年7月），最大流量21000m3/s（1967年8月），最小流量88m3/s（1972年11月）。凿开河为横穿井田的主要河流，蜿蜒切过全部地层，由西北向东南于禹门口附近汇入黄河。据近年来的观测，其流量为0.00313.49m3/s，该河发源于黄龙山之大岭东侧，流域长55km，汇水面积306km2，流经桑树坪井田的长度为2.64km，河床宽度3050m左右，河床坡度10。此外，尚有许多小的沟谷。较大者有：泉沟、赵家山沟、解家沟、马家塔沟、薛家沟、柳家山东沟、南沟、庙张岭沟等。其方向以垂直地层走向居多，少数平行或斜交地层走向。以上沟谷中水的补给来源主要是大气降水，次为上游泉水补给。在夏秋季之际，有涓涓细流，冬季流量甚微或呈干枯状态。1.1.5水力、电力供应及建井材料及生产原料(1)供水现状生活用水桑树坪矿区生活用水主要来源于从125号孔中抽取的奥灰水。因其水量不能满足生活用水的需要，又起动2号水源井(河道泵)，但经矿卫生科的检验，2号水源井的水质污染严重，不能饮用，现已停运。桑树坪煤矿又于1995年在报废皮带斜井打了两口深井，开采奥灰水，一口运行，一口备用，供生活用水。125号孔的深井泵每天24小时连续运转，取水量70m3h；报废皮带斜井水泵，每天取水4小时，取水量140m3h。生产用水桑树坪矿井下生产用水来源于五号井底水泵房北头的9号出水点的奥灰水。该出水点为1982年3月专门设计施工的一个放水孔，涌水量223.60 m3h。用孔口管接水泵，作为井下供水水源。矿井建设所用的钢材、木材、水泥、砂石等材料，均可由当地市场购买。(2)工业农业情况桑树坪煤矿井田分布于凿开河两岸，地处王峰、枣庄两个自然乡。农业人口3282人，其中农业劳动力2596人，总耕地面积261.80hm2，人均耕地0.08hm2，粮食总产量300t,人均年产量91.59kg，农业年总产值134万元，人均纯收入2800元。其中，花椒是本区最具有潜力的经济林木，基本形成百里千万株花椒树带。桑树坪井田以农业生态系统为主，土壤类型主要为黄土性土，土层深厚，结构良好，较为肥沃，适宜于粮、棉等作物生长。1.2井田地质特征桑树坪煤矿大部分位于渭北石炭二叠纪煤田韩城矿区桑树坪井田内，很小一部分属韩城矿区北部普查区。该矿东邻黄河，南与韩城矿务局下峪口煤矿相邻，西以3号煤层+140米等高线与卓立井田相接，煤矿北部以纵坐标3961000纬线为界。1.2.1 煤系地层井田内含煤地层为石炭系中统本溪组、上统太原组，二叠系下统山西组和石盒子组，其中主要含煤地层为石炭系上统太原组，二叠系下统山西组。现简述如下。(1)石炭系中统本溪组（C2b）该组在井田范围内分布零星，属于一种填平补齐性质的沉积构造，主要出露在井田东南部的黄河岸边。厚度041.01m，平均5.16m。因受沉积基地起伏不平的控制，厚度变化大。本组下部为一层铝土泥岩，厚度平均1.18m，颜色为浅灰色-灰白色，一般呈团块状，底部铝质含量较高，质软有滑感，与下伏石灰岩接触面上常发育有铁质结核层，中部一般为厚层状中粗粒石英砂岩，硅质胶结，分选、较差，底部含砾，斜层理发育，与下伏岩层为冲刷接触。(2)石炭系上统太原组（C3t）太原组为井田的主要含煤地层之一，厚43.01m-112.61m，平均61.71m。属滨海平原上形成的海陆交互相沉积建造。含煤7层，由上而下编号为5号、6号、7号、8号、9号、10号、11号、12号，其中11号煤层为本井田的主要可采煤层，其余均为不可采或零星可采煤层，没有开采价值。太原组下部从本溪组顶部到11号煤层底部。平均厚度17.57m。下部以砾岩，石英砂岩为主。太原组中部11号煤层底板到灰岩顶部，平均厚度26.84m，为太原组中主要含煤层段。岩性以海相石灰岩和钙质粉砂岩为主，间夹少量泥岩、石英砂岩，含煤3-5层，编号为11号、10号、9号、8号、7号。太原组上部从K2灰岩以上到太原组顶界，厚度平均17.31m。岩性以砂质泥岩和粉砂岩为主，中夹12层中粒砂岩。(3)二叠系下统山西组（P1s）山西组为本井田内的另一主要含煤地层，属陆相沉积。含煤14层，其编号从上向下为1号、2号、3号、3号下，其中2号煤层为井田内局部可采煤层，3号煤层为井田内主要可采的厚煤层。其岩性特征以各级粒度的砂岩、粉砂岩为主，砂质泥岩次之，含少量泥岩。山西组地层厚49.83m100.68m，平均61. 49m。1.2.2 地质构造根据对区域构造的分析，位于韩城矿区北缘的桑树坪煤矿应是构造比较简单，并以伸展构造为主的构造变形区。事实上，本矿井的基本构造形态为一走向北北东，倾向北西西，沿走向与倾向有波状起伏的单斜构造，地层倾角一般在8左右。井田内大中型断裂不发育，自建矿、勘探以来，未发现断距大于10米的断层。煤层中所揭露的断层均为小断层。(1)褶皱构造f1向斜位于井田南缘，向斜轴部大体沿凿开河呈北西西向延伸。向斜最大幅度在10m左右，延伸长度约4km。f2背斜位于f1向斜北侧，背斜轴大致在86、85、Y4等钻孔沿线。在煤层底板等高线图上有反映；在剩余图上表现为清楚的正剩余条带。轴向北西西，背斜幅度最大在20m以上，向西幅度减小，背斜倾伏。f3向斜位于f2背斜北侧，沿99号钻孔至90号钻孔沿线展布。向斜北翼产状比较稳定，南翼有轴向北东的更次一级褶皱叠加，所以倾角变化较大。向斜幅度在东部可达30m以上，向西减至10m左右。f4背斜该背斜是桑树坪井田乃至韩城矿区比较突出的褶皱构造，在井田勘探时已被发现，并被命名为马家塔背斜，在煤层底板等高线图、趋势图、剩余图中均有十分明显的反映。展布于桑树坪井田北部与马家塔至三郎庙一线，轴向北西西，向北西端倾伏，延展长度约5km左右，至三郎庙南侧倾没。两翼倾角57。背斜幅度最大可达40m以上。 f5向斜位于井田北缘，井田精查时命名为马家塔北向斜，代号SR2。与马家塔背斜平行，展布于构1号至114号钻孔一线。两翼倾角512，向北西西方向倾伏。因有北东向更次一级背斜叠加，两翼在北西方向上有一定程度的起伏。向斜幅度30m左右。(2)断层在煤矿生产过程中，至今未发现大中型断层，但小断层比较发育。1.2.3水文地质特征地下水主要来源于煤层上下各个含水层中。根据对矿井安全生产的影响程度分析，矿井主要含水层为煤系及其上覆地层中的砂岩（灰岩）含水层及煤系基底奥陶系石灰岩含水层。根据勘探及矿井生产资料，综合分析地层及其含水性，可将本区含水层划分为以下4组：H1 第四系砂砾层孔隙潜水中等含水层组H2 二叠系砂岩层裂隙承压弱含水层组H3 石炭系砂岩（灰岩）裂隙承压极弱含水层组H4 奥陶系石灰岩溶隙溶洞承压强含水层组(1)第四系砂砾层孔隙潜水中等含水层组（H1）该含水层主要分布于黄河、凿开河的河谷中，其上部冲积相砂砾石为H11，底砾岩为H12。黄河河床冲、洪积层，厚度一般40m左右，主要由砂层、卵砾石组成。该层属河谷地带浅层主要含水层，在丰水季节的高水位情况下，该含水层水可与本区其它含水层相接触，从而补给相应的含水层，成为矿井水的来源之一。（2）二叠系砂岩承压裂隙弱含水层组（H2）二叠系主要由泥岩，砂质泥岩与各种不同粒度的砂岩相间组成。其中地下水具有承压性，主要埋藏于中粗粒砂岩裂隙中，细粒砂岩次之；泥岩、粉砂岩裂隙发育较差，并为方解石所充填，可视为相对隔水层。二叠系上、下石盒子组和山西组，总厚度约220m。主要含水层为上石盒子组底部砂岩裂隙含水层H21、下石盒于组底部砂岩裂隙含水层H22、2号煤层老顶砂岩裂隙含水层H23、3号煤层老顶砂岩裂隙含水层H24、山西组底部砂岩裂隙含水层 H25。本套地层广泛分布于整个井田。砂岩属中粗粒粒级，以中粒为主。成分主要是石英，其次为长石。胶结物多为泥质、钙质。另外，本系地层中尚有较厚的粉、细砂岩均程度不同地发育有一些裂隙，包括风化裂隙。构成了本系含水组的主要储水空间。（3）石炭系砂岩灰岩裂隙承压极弱含水层组（H3）石炭系太原组总厚5080m，一般60m，在矿区内广泛分布，但埋藏深度大，地表仅出露于凿开河和黄河河谷。区内埋深一般在124.34288.5m之间。主要含水层有出H31、H32。太原组上部石英砂岩含水层为浅灰色、中厚层状石英砂岩、硅质胶结，平均厚度一般5.20m左右，其分布及厚度都比较稳定。太原组中部石灰岩含水层为深灰色灰黑色中厚层状致密坚硬的石灰岩，在凿开河以南相变为石英砂岩。平均厚度为3.32m。其次是H33，即太原组底部中粒砂岩及砾岩，其成分以石英为主，底部以砾岩为主。（4）奥陶系石灰岩层溶隙溶洞承压强含水层组（H4）奥陶系石灰岩（简称奥灰岩）地层的分布区域很广。桑树坪井田范围内，奥灰岩主要出露在井田东缘黄河、凿开河两岸，其岩性及地层组合较复杂，产状与井田区域地层产状基本一致。奥陶系石灰岩为一套碳酸盐岩，井田内总厚度约470.74m，由较纯的碳酸盐岩与不纯的碳酸盐岩相间组合而成。较纯的碳酸盐岩往往形成强岩溶裂隙含水层段，不纯的碳酸盐岩形成相对隔水层段，从而形成复杂的含水岩系。本次工作在参考区域地层划分的基础上，结合桑树坪井田内奥灰岩岩性和含水性的特性，按其岩性组合及结构特征、埋藏条件、裂隙岩溶发育程度，结合钻孔抽水试验资料、矿井涌水情况以及地表的出露特征，通过综合分析，对奥灰岩含水层段及其富水性强弱进行了划分，从而将井田内奥灰岩地层划分为9个含水性能不同的含（隔）水层段（见表5-2），现由下向上依次分述如下。表1-1 桑树坪井田奥陶系石灰岩含、隔水层段划分一览表地层单位地层代号主要岩性厚度（m）层段编号含隔水层名称界系统组段下古生界奥陶系O中统O2峰峰组O2f二段O2f2石灰岩044.31H41岩溶裂隙强含水层一段O2f1泥灰岩5072.79G41相对隔水层上马家沟组O2m2三段O2m23泥灰岩、白云质灰岩3044H42岩溶裂隙弱含水层二段O2m22白云岩76117H43岩溶裂隙极强含水层一段O2m21泥灰岩3081G42相对隔水层下马家沟组O2m1三段O2m13泥灰岩2028G43相对隔水层二段O2m12厚层状灰岩4968H44岩溶裂隙含水层一段O2m11泥灰岩互层1630G44相对隔水层下统O1冶里亮甲山组O1LO1y含燧石硅质灰岩60H45岩溶裂隙弱含水层矿山实际生产中，矿井正常涌水量532 m3/h，最大涌水量589.7 m3/h，a矿井正常涌水量（Q1）桑树坪煤矿矿井涌水量正常涌水量（实测值）为532 m3/h。据此确定矿井水文地质类型为“复杂”类别（西北地区180Q11200 m3/h）。b矿井最大涌水量（Q2）本次采用“水文地质比拟法”，按照达产210万t/a时的生产能力计算矿井涌水量，其最小值为865.2 m3/h，最大值为1176m3/h，平均值为997.08m3/h。Q2865.30m3/h。1.3 煤层特征1.3.1 可采煤层桑树坪井田主要含煤地层为上石炭统太原组和下二叠统山西组。太原组厚度从43.01112.61m，平均61.71m，共含煤8层，从上到下依次编号为5号、6号、7号、8号、9号、10号、11号和12号煤。煤层平均总厚6.43m，总含煤系数0.42。其中仅位于该组中下部的11号煤层为主要可采厚度，煤层平均厚度3.50m，可采含煤系数5.67。其余煤层仅局部发育，零星可采，无工业价值。山西组厚度从49.83100.68m，平均61.49m。该组共含煤5层，从上到下依次编号为1号上、1号、2号、3号，3号下各煤层平均总厚8.49m，总含煤系数13.81。其中3号煤层为主要可采煤层，2号煤层为局部可采煤层，可釆煤层总平均厚度为7.21m，可采含煤系数为11.7。井田含煤地层厚度从98.64175.20m，平均128.41m，厚度一般在110140m之间。共含煤13层，煤层平均总厚14.92m，总含煤系数为11.62。可采煤层平均总厚10.41m，可采含煤系数8.11。各煤层厚度和煤层间距详见表1-2。表1-2 各煤层厚度及其间距统计表煤层号厚度（m）平均间距（m）分布范围及可采性最小最大平均最小最大平均1号上00.880.391.5013.06.96局部发育，不可采1号01.300.39大部分地区发育，零星可采3.215.729.082号01.700.75大部分地区，部分可采6.0828.4114.473号0.2420.406.46全井田，全区可采0.5010.074.103号下01.270.50局部发育，不可采5号00.500.24局部发育，不可采6号02.070.56局部发育，不可采2.3011.809.507号01.470.33局部发育，不可采1.027.875.728号01.800.46局部发育，不可采0.7913.416.629号00.430.32局部发育，不可采3.985.644.6010号00.500.24局部发育，不可采0.6011.063.4011号0.2410.803.50全井田，全区可采0.6020.444.5612号03.250.18局部发育，不可采注：煤层厚度指总厚度井田内虽含煤层数达13层之多，但可采煤层仅有3层，即2号、3号和11号煤层,其余煤层仅零星可采。（1）2号煤层2号煤层位于山西组中上部，为井田最上一层局部可采煤层，上距1号煤层3.2015.72m，平均9.08m。下距3号煤层6.0828.41m，平均14.47m。据井田全部钻孔资料统计，2号煤层厚度从01. 70m，煤层总厚平均0.75m。就全井田而言，2号煤层虽然不稳定，变化大，但由于其厚度小，在可采区范围内煤层厚度变化并不是很大。对2号薄煤层评定时主要参数为可采性指数，辅助参数是煤厚变异系数。2号煤层全井田评定为不稳定煤层。煤厚点力求分布均匀，有代表性，煤厚资料真实可靠，对煤厚变化的异常点予以剔除。然后分别计算出各煤层的可采性指数（Km）和煤层变异系数（）。各煤层的计算及评定结果详见表1-3 。表1-3 煤层稳定性评价结果表煤层统计范围统计点数煤层厚度（m）煤层间距（m）Km%稳定性最小最大平均最小最大平均点数2号全井田14301.700.700.4648.9不稳定6.1025.0215.061253号全井田1560.719.176.281.0044.1较稳定43.6288.9258.6613211号全井田1520.2410.083.370.9841.4较稳定注：煤层厚度为可采厚度（2）3号煤层3号煤层厚0.220.40m，一般57m.厚度变化较大，为大部分较稳定，局部不稳定的厚煤层。煤层倾角除井田浅部变化较大外，中深部一般37。煤层结构较简单，局部地段含有12层夹矸，夹矸厚度上矸0.052.m，下矸为0.250.30m，岩性以碳质泥岩、砂质泥岩为主，其次为粉砂岩。3号煤层硬度系数（f值）一般1.3号煤层位于山西组中下部，2号煤层之下平均14.47m处，下距山西组底界平均17.76m。综上所述，4、6煤层为全区可采，结构较简单的较稳定中厚煤层,下面的设计只针对这两层煤。通过对3号煤层分已采区、未采区及全井田采用可采厚度分别计算，结果详见表4-2。结果表明，平二、南一、北一采区属较稳定煤层，只是北一采区煤层稳定性稍差一些。北二采区评定的结果属不稳定煤层。用钻孔资料对未采区和全井田的评定结果3号煤层均属较稳定煤层。因此，确定3号煤层属较稳定煤层。 (3)11号煤层11号煤层位于太原组中下部，为太原组唯一可采煤层。下距本溪组平均为17.57m，距奥灰岩顶面平均23m左右。上距K2灰岩8m左右。煤层两极厚度0.2410.8m，平均3.50m. 该煤层厚度大多在25m之间，比较稳定。就全井田而言，沿走向看，北部煤层稳定性好，南部差，从倾向上看，深部和浅部煤层稳定性好，中部差。表1-4 煤层稳定性评价结果表煤层统计范围统计点数煤层厚度（m）煤层间距（m）Km%稳定性最小最大平均最小最大平均点数2号全井田14301.700.700.4648.9不稳定6.1025.0215.061253号全井田1560.719.176.281.0044.1较稳定43.6288.9258.6613211号全井田1520.2410.083.370.9841.4较稳定注：煤层厚度为可采厚度1.3.2 煤的特征(1)煤岩特征2号煤层1、宏观特征：煤岩类型以光亮型和半亮型煤为主，半暗型次之。玻璃金刚光泽，断口平整，垂直裂隙发育，条带线理状结构。燃烧时熔融膨胀或者不膨胀，无夹矸。矿物杂质以粘土为主，并有黄铁矿及少量方解石薄膜。2、显微特征；有机组分中凝胶化组分占76.3，半凝胶化组分占19.2，丝炭、半丝炭化组分占5.5。矿物杂质占10.3。洗选后凝胶化组分可提高至84.7，半凝胶化组分降为13.2%，丝炭、半丝炭化组分降至2.1。在5.3%矿物杂质中，多为与煤侵染在一起的粘土矿物，也有方解石脉充填于丝炭的胞腔中，偶见粒状黄铁矿，石英含量甚微，散布于基质中。3号煤层1、宏观特征：半亮型和半暗型煤为主，可见镜煤透镜体及丝炭细条带，偶尔还可见到黄铁矿薄膜和结核。玻璃至金刚光泽，参差状断口。线理状结构，燃烧时微熔融一不膨胀，矿物杂质主要是填于煤的裂隙中的方解石脉。2、显微特征：与2号煤相近，仅凝胶化组分略低12。矿物杂质以粘土矿物为主，并有少量分散状黄铁矿颗粒和充填状方解石，经浮选后矿物杂质大为降低。11号煤层（1）瓦斯井田精查勘探时，沿走向和倾向选择部分钻孔取样，对各可采煤层瓦斯含量进行测定。根据化验结果，2#煤层平均甲烷含量0.63m3/t；3#煤层瘦煤区平均甲烷含量3.21m3/t，贫煤区平均甲烷含量6.85m3/t；11#煤层全为贫煤区，平均甲烷含量7.09m3/t。（2）煤尘和煤的自燃表1-8 桑树坪煤矿勘探阶段煤尘爆炸性鉴定报告表煤层号采样地点工业分析（%）爆炸性试验爆炸性结论水分Mad灰分Ad挥发分Vdaf火焰长度公分岩粉量（%）2号五一矿1.198.1918.822070有爆炸性危险3号89号孔1.6210.9414.041050有爆炸性危险3号桑树坪矿23.003060有爆炸性危险11号桑树坪矿1.5822.3817.38550有爆炸性危险11号桑树坪矿19.301865有爆炸性危险测试结果，均有爆炸危险性。建议采用湿式打眼、煤层注水、放炮喷雾、净化水幕、转载点喷雾、冲洗巷帮等综合防尘措施。煤层自燃性：桑树坪煤矿投产以来，井下煤层及地表煤堆尚未发现自燃现象。经自燃倾向等级鉴定，对3号煤层可按不易自燃发火煤层管理。其中绝对瓦斯涌出量最小值4.10m3/min，最大值达23.00m3/min。相对瓦斯涌出量最小值17.1m3/t，最大值达53.3m3/t。瓦斯涌出量变化很大。1.3.5顶底板稳定性评价（1）顶板岩性特征2号煤层2号煤层一般无伪顶，仅在井田个别钻孔如110、P20、819、76、68、P3、77、97、67号孔见到有厚0.10.4m的伪顶，岩性主要为碳质泥岩，呈叶片状，含大量植物化石，碳屑及黄铁矿薄膜。由于其厚度小，强度极低，松软破碎，因此，具有随采随落的特点。2号煤层直接顶板按岩性特征有三类：一类是泥岩、砂质泥岩顶板，厚度0.6016.31m，为2号煤层次要顶板类型，岩石成分以粘土矿物为主，薄层状，含大量植物化石，具平行及波纹状层理，节理发育，易风化破碎，强度较低。第二类顶板为粉砂岩顶板，厚0.612.02m，一般厚15m，平均2.76m，为2号煤层主要顶板类型。平面上，分布于井田内大部分地区。据精查勘探阶段取样测试，抗压强度338kg/cm2，抗拉强度72kg/cm2，抗剪强度220kg/cm2，普氏系数4.89。第三类顶板为砂岩顶板，厚0.949.40m，一般厚16m，平均4.45m，岩性深灰浅灰色，成分以石英、长石为主，粒度以细粒为主，分选性较好，泥质胶结，该类顶板分布范围较小，呈几个弧立的块状主要分布在井田中部、东南角与西南角，是2号煤层的另一次要顶板类型。据勘探阶段取样测试：其抗压强度805kg/cm2，抗拉强度57kg/cm2，普氏系数7.9。3号煤层3号煤层的直接顶板按岩性特征也分三类：一类是泥岩、砂质泥岩顶板，是3号煤层的主要顶板类型；第二类是粉砂岩顶板，也是3号煤层主要顶板类型，另一类是砂岩顶板，为3号煤层次要顶板类型。泥岩、砂质泥岩顶板，厚0.610.71m（89号孔），一般厚13m，平均2.34m。该类顶板主要分布在井田10号勘探线以南大部分地区。此外在井田的西北隅也有一大的分布范围粉砂岩顶板，厚0.6020.38m（92号孔）