夹河煤矿1.8 Mta新井设计-浅析深井巷道支护技术

毕业设计任务书任务下达日期：2012年1月8日毕业设计日期：2012年3月12日 至 2012年6月8日毕业设计题目： 夹河煤矿1.8 Mt/a新井设计毕业设计专题题目： 浅析深井巷道支护技术毕业设计主要内容和要求：以实习矿井夹河煤矿条件为基础，完成夹河煤矿1.8Mt/a新井设计。主要内容包括：矿井概况、矿井工作制度及设计生产能力、井田开拓、首采区设计、采煤方法、矿井通风系统、矿井运输提升等。结合煤矿生产前沿及矿井设计情况，撰写一篇关于深井巷道支护技术的专题论文。完成2012年国际岩石力学与采矿科学杂志上与采矿有关的科技论文翻译一篇，题目为“The Damage Evaluation of Mining Subsidence of Coal Mining Area Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation: A Case Study in YuShenfu Mining Area”，论文4832字符。院长签字： 指导教师签字：摘 要 本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为夹河矿1.8Mt/a新井初步设计，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、设计生产能力及服务年限；4.井田开拓；5.准备方式采区巷道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风与安全技术；10.矿井基本技术经济指标。夹河煤矿位于徐州市西北九里区境内，距徐州市约11 km，地面标高+37.0+43.0 m。夹河井田东部F1号断层下盘以“徐煤局地（85）55号”文件、上盘以“苏煤基司（87）252号”文件为界与庞庄矿相邻；西部以西陇海铁路与徐州地方煤炭公司大刘矿和徐州矿务集团公司义安矿为界；浅部自21煤层露头，深部至1煤层-1200 m等高线。井田走向长约4.1 km，倾向长约3.2 km，面积约13.3 km2。井田内铁路、公路均有，矿井生产的煤炭除经铁路、公路可运往全国各地外，还可经徐州港利用驳船运输，直达江浙各地，水陆交通甚为便利。铁路：西陇海铁路干线从井田西南通过，矿铁路专用线在夹河寨与西陇海干线接轨。公路：矿专用公路与徐州市三环路、徐沛公路干线和西部矿区公路连接成网。水路：井田东侧15 km左右有京杭大运河，常年可通航50 t船舶。本矿井正常涌水量120 m3/h，最大涌水量230 m3/h。瓦斯相对涌出量4.49 m3/t，绝对涌出量10.02 m3/min。整体上属于低瓦斯矿井。矿井采用立井两水平上下山开拓，采用中央并列式和边界式混合通风。一矿一面，采煤方法为长壁综采一次采全高开采。煤炭运输采用阻燃胶带运输机，辅助运输采用无轨胶轮车。矿井年工作日为330 d，每天净提升时间16 h。矿井工作制度为“三八”制。专题部分题目是浅析深井巷道支护技术。 翻译部分是一篇关于煤田开采塌陷危害的模糊综合评估的论文，英文原文题目为：The Damage Evaluation of Mining Subsidence of Coal Mining Area Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation: A Case Study in YuShenfu Mining Area 关键词：立井；采区；综采；中央并列式；边界式Abstract This design includes of three parts: the general part, special subject part and translated part.The general part is a new preliminary design of Pansan wells that annual output is 1.8Mt . The design includes ten chapters: 1. Mine and mine geological features outlined; 2. Waida realm and reserves; 3. Mine system, design capacity and length of service; 4. Waida develop ; 5. to prepare the way - with the district roadway layout; 6. mining methods; 7. underground transport; 8. mine hoist; 9. mine ventilation and security technologies; 10. mine the basic technical and economic indicators.Jiahe Mine located in the northwest of Xuzhou City Anhui Province Huaihei River, south-east of Huainan City Dongshan from about 34 km. Is located in Fengtai County, due north, about 15 km away from town. An administrative division under the jurisdiction of Huainan City area, Ida range across Panji, Luji, Tianji and Hetuan.Jiahe Mine the verge of the Huaihe River, the east from the 9th line and the Panyi Mine adjacent to the west, the 15th exploration lines and the small set of exploration area adjacent to the north F1 fault as mine and mine of the future four-line Pansi Mine , coal-900m south to the level of bottom contour as the realm of deep wells, mines east-west length of about 4.1km, North-south tilt width of 3.2km, an area of about 13.3km2.Mine special railway line and the Fuyang-Huainan, Huainan cable connection, to the southeast by the Hefei-Wuhu, can be extended to Hangzhou, Anhui and Jiangxi line, about 90 kilometers west to Beijing-Kowloon line by the Fuyang stations, highways and 206 national highway 30 km phase. Shipping from the Huaihe River into the Yangtze River, Huaihe River built in the self-terminal, specializing in coal shipping business. Huainan coal are sold to power plants and Zhejiang area, the traffic is very convenient.Mine the maximum discharge is 230m3/h, the normal discharge is 120 m3/h.Mine is working days for 330 days, the net every day to enhance the time 16 hours. Mine system is 38 structure.Special subject part is about the research of Deep roadways Supporting Technology. Translation part of an article on mining the protective seam with the manless working face in coal and gas outburst mines.the original English text of the title: The Damage Evaluation of Mining Subsidence of Coal Mining Area Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation: A Case Study in YuShenfu Mining AreaKeywords: shaft; panels; fully mechanized mining; central parallel; Wings diagonal ventilation目录一般部分1 矿区概况与井田地质特征11.1 矿区概况11.1.1 矿区地理位置.11.1.2 交通位置11.1.3 当地天气气候和降水量11.1.4 矿区水文情况21.2 井田地质特征21.2.1 煤系地层21.2.2 构造31.2.3 水文地质特征41.3 煤层特征61.3.1 可采煤层61.3.2 煤层的围岩性质71.3.3 煤的特征82 井田境界和储量142.1 井田境界142.1.1 井田范围142.1.2 开采界限142.1.3 井田尺寸142.2 矿井储量142.2.1 井田勘探勘探情况142.2.2 矿井地质资源量152.2.3 矿井工业资源/储量162.2.4 安全煤柱留设原则172.2.5 矿井设计资源/储量172.4.6矿井设计可采储量173 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 矿井设计生产能力及服务年限193.2.1确定依据193.2.2矿井设计生产能力193.2.3矿井服务年限193.2.4井型校核204 井田开拓214.1井田开拓的基本问题214.1.1 井筒的确定214.1.2工业广场位置、形状和面积的确定234.1.3开采水平的确定及采（带）区划分234.1.4 大巷布置234.1.5 矿井开拓方案比较234.2 矿井基本巷道284.2.1井筒284.2.2开拓巷道314.2.3井底车场及硐室314.2.4主要开拓巷道345 准备方式采区巷道布置375.1煤层地质特征375.1.1采区位置375.1.2采区煤层特征375.1.3煤层顶底板岩石构造情况375.1.4水文地质375.2采区巷道布置及生产系统375.2.1采区位置及范围375.2.2采煤方法及工作面长度的确定375.2.3确定采区各种巷道的尺寸、支护方式及通风方式385.2.4煤柱尺寸的确定385.2.5采区巷道的联络方式385.2.6采区接替顺序385.2.7采区生产系统385.2.8采区内巷道掘进方法395.2.9采区生产能力及采出率395.3采区车场选型设计406 采煤方法416.1采煤工艺方式416.1.1采区煤层特征及地质条件416.1.2确定采煤工艺方式416.1.3回采工作面参数416.1.4 综采工作面的设备选型及配套426.1.5 各工艺过程注意事项476.1.6 工作面端头支护和超前支护496.1.7循环图表、劳动组织、主要技术经济指标506.2回采巷道布置566.2.1回采巷道布置方式566.2.2回采巷道参数567 井下运输597.1概述597.1.1井下运输设计的原始条件和数据597.1.2 井下运输系统597.2采区运输设备的选择597.2.1 工作面及平巷运输设备选型597.2.2 辅助运输设备的选型607.3 大巷运输设备的选择607.3.1 确定大巷的运输方式607.3.2 主运输体统与设备607.3.3 辅助运输方式的选择607.3.4 矿井辅助运输系统617.3.5 井下换装627.3.6 胶轮车运输638 矿井提升648.1概述648.2主副井提升648.2.1主井提升648.2.2副井提升设备选型659 矿井通风及安全689.1矿井地质、开拓、开采概况689.1.1矿井地质概况689.1.2开拓方式689.1.3开采方法689.1.4变电所、充电硐室、火药库689.1.5工作制、人数699.2矿井通风系统的确定699.2.1矿井通风系统的基本要求699.2.2矿井通风方式的选择699.2.3矿井通风方法的选择709.2.4采区通风系统的要求709.2.5工作面通风方式的确定719.2.6回采工作面进回风巷道的布置719.3矿井风量计算729.3.1矿井风量计算方法概述729.3.2采煤工作面风量计算729.3.3掘进工作面风量计算749.3.4硐室需要风量的计算749.3.5其他巷道所需风量759.3.6矿井总风量计算759.3.7风量分配759.4矿井通风阻力769.4.1确定矿井通风容易时期和困难时期769.4.2矿井通风容易时期和困难时期的最大阻力路线769.4.3矿井通风阻力计算809.4.4矿井通风总阻力809.4.5矿井总风阻及总等积孔829.5矿井通风设备选型829.5.1通风机选择的基本原则829.5.2通风机风压的确定839.5.3电动机选型849.5.4矿井主要通风设备的要求869.5.5对反风装置及风硐的要求869.6特殊灾害的预防措施869.6.1预防瓦斯和煤尘爆炸的措施869.6.2预防井下火灾的措施879.6.3防水措施8710 设计矿井基本技术经济指标88参考文献89专题部分浅析深井巷道支护技术91 0引言91 1绪论91 2 深井巷道压力特点及变形规律93 3 深部巷道支护技术研究98 4 结论112翻译部分 英文原文114 中文译文122致 谢128一般部分1 矿区概况与井田地质特征1.1 矿区概况1.1.1 矿区地理位置夹河煤矿位于徐州市西北九里区境内，距徐州市约11 km，地面标高+37.0+43.0 m。夹河井田东部F1号断层下盘以“徐煤局地（85）55号”文件、上盘以“苏煤基司（87）252号”文件为界与庞庄矿相邻；西部以西陇海铁路与徐州地方煤炭公司大刘矿和徐州矿务集团公司义安矿为界；浅部自21煤层露头，深部至1煤层-1200 m等高线。井田走向长约4.1 km，倾向长约3.2 km，面积约13.3 km2。1.1.2 交通位置井田内铁路、公路均有，矿井生产的煤炭除经铁路、公路可运往全国各地外，还可经徐州港利用驳船运输，直达江浙各地，水陆交通甚为便利（见图1-1）。铁路：西陇海铁路干线从井田西南通过，矿铁路专用线在夹河寨与西陇海干线接轨。公路：矿专用公路与徐州市三环路、徐沛公路干线和西部矿区公路连接成网。水路：井田东侧15 km左右有京杭大运河，常年可通航50 t船舶。图1-1 夹河矿交通位置图1.1.3 当地天气气候和降水量据徐州气象台的汇编资料，本区属南温带的鲁淮区，具有长江流域和黄河流域的过渡性特点：气候温和，日照充足，年降雨量充沛，夏季多雨，冬季干寒，春季干旱突出，季节短，入冬和回春较早，常有寒潮霜冻、冰雹和旱风等气候现象。现将1951年至2000年主要有关资料简述如下：（1）降雨量：本区多年平均降水量为833.33 mm，其中6、7、8三个月为主要降水月份，占全年降水量的58.7%。最高为1958年，降水量为1297.0 mm，最低为1988年，降水量为50.6 mm。日最大降水量为1997年7月17日，降水量为273.3 mm。（2）气温：本区多年平均气温为14.3，最高气温为1978年6月11日达40.6，最低气温为1969年2月6日达-22.6.一年最高气温在3639，最低气温为-9-13。（3）蒸发量：本区多年平均蒸发量为1748.59 mm，最高为1978年2279 mm，最低为1973年1467.9 mm。1988年6月最大为287.9 mm，1988年2月最低为50.24 mm。（4）相对湿度：本区多年逐月平均为69.52%，78月最高约在7683%左右，36月最低为6265%，年平均最高为1952年76%，年平均最低为1988年62%。湿润系数约为0.5，故本区属半湿润区。（5）风力、风向：风向随季节而转变，春季多东南风，夏季多东风，秋季多东北风，冬季多西北风。全年平均风速2.9 m/s。最大风速23.4 m/s，风向为西北（1952年6月7日）。（6）霜雪：霜期一般在10月至次年4月，降雪一般在11月至次年3月，最大连续积雪日数36日，积雪最大深度为247 mm。冻结日期一般由11月上旬至次年3月下旬；冻结深度最大达29 cm，（1955年1月）。1.1.4 矿区水文情况本区地表河流不发育，但农田灌溉渠道纵横交错，天然水系只有故黄河，其流向由西北向东南横穿井田流入京杭大运河，该河道于1988年冬季重新进行了开挖，新开挖的河道宽度50 m左右，河槽标高+37.0+38.0 m，河堤标高+43.0+44.0 m，河床在塌陷区范围内宽度则在450850 m左右。除塌陷区相应地表位置常年有积水外，其余区段为季节性河流，最高洪水位39.29 m（1963年7月1日）。此河流为井田天然水系的主干，与煤层及含水层露头的夹角为5557，第四系中部有粘土及粘土类沉积物3040 m起到隔水层作用，大气降水及地表水系对矿井充水无直接影响。1.2 井田地质特征1.2.1 煤系地层夹河井田位于徐州煤田九里山向斜南翼，石炭、二叠系地层是其含煤地层，在井田内均被第四系冲积层覆盖。井田内钻孔和井巷工程揭露的含煤地层主要有石炭系的本溪组（C2）、太原组（C3），二叠系的山西组（P11）、下石盒子组（P12）、上石盒子组（P21）、石千峰组（P22）地层，各组地层的生成层序、其沉积古地理环境和岩性特征各有差异，现将与矿井生产有关部门的含煤地层，按其沉积顺序先后分述如下：(1) 中石炭统本溪组（C2）本区仅有少数钻孔揭露，属浅海相沉积，假整合于奥陶系地层之上，全层厚1228m，平均厚25 m。其岩性为：下部为紫红色铁质泥岩，局部富集成褐铁矿团块，为古风化壳沉积，以此与下伏中奥陶统白土组为界；中部为灰绿色铝土泥岩；上部以浅灰、灰白色薄厚层状白云质灰岩为主，中夹薄层灰绿色泥岩或铝土泥岩，含黄铁矿，顶部以浅灰色灰岩或铝土泥岩（有时夹煤线）与上覆太原组地层分界。(2) 上石炭统太原组（C3）为本井田主要含煤地层之一，属海陆交互相沉积，整合于本溪组地层之上，全组厚147167 m，平均厚159 m。本组地层沉积旋回清晰，标志层明显，夹灰岩813层。特别是一、二、四、十、十二层灰岩特征明显，沉积稳定，为本组主要标志层。本组含煤410层，其中20、21煤为可采煤层，其它均为不可采煤层。(3) 下二叠统山西组（P11）为本井田主要含煤地层之一，为滨海三角洲冲积平原沉积地层，整合于太原组地层之上，全组厚88138 m，平均厚118 m。本组中下部含煤16层，其中7煤为可采煤层，8、9煤为局部可采煤层，本组沉积旋回明显，一般可分为三个旋回段。(4) 下二叠统下石盒子组（P12）为本井田主要含煤地层之一，属局部海湾，近海三角洲相或沼泽相沉积，整合于山西组之上。全组厚173250 m，平均厚210 m。本组岩性大致可分为上、 下两段，下段发育了本区主要煤组，含煤28层，可分为上、中、下三个分煤组，其中发育在中煤组的1、2煤为本组可采煤层，1煤为局部可采薄煤层，2煤为本组主要可采煤层。(5) 上二叠统上石盒子组（P21 ）本组整合于下石盒子组地层之上，属内陆河湖沼泽相沉积，全组厚460.82607.42 m，平均厚511m。(6) 上二叠统石千峰组（P22）组整合于上石盒子组地层之上。属炎热气候内陆河湖相沉积，井田内未揭露全厚，钻孔揭露厚度64.8355.2 m。岩性主要有紫红、灰绿色泥岩、砂质泥岩，灰绿、灰白或紫红色细中粗粒砂岩组成。粗粒砂岩具粒序层理，常含砾石及肉红色钾长石碎粒。底部由一层浅紫红色含砾中粗粒砂岩（俗称上界砂岩）与下伏上石盒子组分界，此层砂岩厚18 m。(7) 第四系（Q）不整合于各系地层之上，全系由砾石、粘土砂姜、亚粘土、粉砂土等组成，厚60142 m，平均100 m，由东南向西北逐渐增厚。底部砾石层厚810 m ，岩性由粘土及砾石组成，其中砾石分选性差，砾径0.510 cm，底部常有一些10 cm以上的棱角状碎岩块，该层透水性及含水性均较强。1.2.2 构造（1）区域构造概况：徐州市位于苏鲁豫皖四省交界处，区内构造形迹十分醒目，总体为NE向延伸、向W突出的弧形构造徐宿双冲叠瓦扇构造。其北邻丰沛隆起，南至蚌埠隆起，东止于郯庐断裂，西部前锋可达利国萧县宿州西寺坡一线。系由一系列呈弧形弯曲的线性紧闭不对称褶皱、走向逆冲断层及断陷盆地所组成。根据褶皱断层组合在不同的地区发育程度不同，以NW向的废黄河断层和EW向的宿北断层为界，将徐宿弧形构造分为北、中、南三段。各段不仅各具特征，而且具有EW分带的特点，尤以中段特征更为明显。现仅对本井田所处的北段稍作叙述。北段（丰沛隆起与废黄河断层之间）废黄河断层以北，主要构造方向在东侧为NEE，西侧为NE。其断层附近由于左行剪切牵引转为近SN向，在东西方向上具有分带性。九里山矿区位于西部前锋带。夹河井田位于徐州复背斜九里山向斜南翼中段，井田总体为一走向略有变化的单斜构造。井田内有一夹6断层，为生产中揭露的大中型断层，位于1722勘探线之间，为斜交正断层。走向变化较大，NE560，倾向WNW，倾角4075，落差080m，最大落差在-600m水平，浅部尖灭，深部向E偏转进入庞庄井田和庞4号断层相连为同一条断层。（2）区域构造形成演化史：徐宿弧形构造的形成演化可分为孕育期、发生期及改造期等不同的阶段。孕育期：印支末期，华北古板块与华南古板块相互作用，在华北古板块SE侧产生的SEE向构造应力向板内是衰减的，在徐宿地区，表现为宽缓的褶皱变形，变形东强西弱，在东部使地层褶皱抬升，以致产生向W微倾斜的半背斜构造。发生期和发展期：随着应力的进一步持续作用，不仅褶皱更趋强烈，而且产生了逆冲断层，由E向W卷入逆冲推覆的地层逐渐减薄，在逆冲推覆构造的发展过程中，NW及EW向的撕裂断层起了重要的调整作用。在这些断层的左行剪切作用下，北、中两段变形强，运移距离大。郯庐断裂带的左行平移运动于燕山早期以来逐渐加强，由此派生的SE向挤压应力为徐宿推覆构造的进一步发展提供了动力。但这种应力毕竟不同于板块俯冲产生的强大挤压应力，其相对要弱一些。随着逆冲推覆构造以前展式向前扩展，对前陆所产生的应力在北侧受到砀山古隆起的阻碍，反作用力也逐渐增大，导致了反向逆冲断层的形成。至此，徐宿弧形构造已基本形成。改造期：晚白垩世以后，中国东部的应力状况发生了重大变化，由区域上近EW向的挤压缩短机制转变为拉张的环境。处于此构造环境中的徐宿地区，必然也将改变其挤压逆冲推覆机制，推覆作用逐渐减弱，最终停止并发育了一系列的张性构造，及一些小规模的重力滑动构造等。近EW向及NW向断层此时也强烈活动，成为使弧形推覆构造进一步复杂化的重要构造。1.2.3 水文地质特征本区位于故黄河泛滥形成的冲积平原，与东南、西南部的低山丘陵区毗邻。煤系地层上有较厚的第四系冲积层覆盖。二叠系煤系地层属湖沼相、陆相沉积，为砂岩裂隙充水矿床，水文地质条件中等。下部的上石炭统煤系地层为海陆交互相沉积，灰岩发育有十三层，为岩溶溶隙充水矿床，水文地质条件相对比较复杂。区内含水层按充水介质可分为：第四系孔隙含水层，二叠系砂岩裂隙含水层，上石炭统太原组灰岩溶隙含水层和奥陶系灰岩岩溶含水层。(1) 第四系孔隙含、隔水层本区内第四系地层不整合覆盖在各含煤地层之上，厚度60142 m，平均100 m。总体变化趋势为由煤层露头向深部逐渐变厚，其含水性自上而下分为三段： 浅部含水层段该层厚1520 m，为黄河泛滥的冲淤物，该土层松软，空隙大，含水性及透水性较强，直接接受大气降水及地表水的补给，水位变化幅度明显，本区水位较高，呈潜水状态，民用井多取用此含水层的水。邻区井筒穿过此含水层时涌水量3.952.04 m3/h。 隔水层段本段堆积较复杂。该层厚4070 m，中上部有1020 m的粉砂岩，遇水流动，透水性较好。但下部为深灰，黄红褐色的粘土，分布稳定，隔水性好。 底部砾石含水层段该层厚810 m，岩性为粘土及砾石层，其中砾石分选性差，砾径0.510 cm，底部常有一些10 cm以上的棱角状碎岩块，该层透水性及含水性均较强，张小楼风井穿过此层时涌水量57 m3/h。该层为第四系中的富含水层，且与基岩直接接触，为煤系地层中的主要补给水源。(2) 二叠系砂岩裂隙含水层 上石盒子组砂岩裂隙含水层主要是上石盒子组底部的厚层砂岩（俗称奎山砂岩），该层厚度2030 m，与下伏下石盒子组整合接触。岩性为灰白、灰绿色中粗粒，底部含砾石，形成蜂窝状洞穴。含水性和透水性均较强。井筒穿过该层时涌水量171206.5 m3/h，对凿井造成一定影响。因距离2煤层顶板150160 m，故对煤层开采无直接影响。 下石盒子组砂岩裂隙含水层该组地层厚度173250 m，平均206 m，其中对2煤开采影响较大的砂岩为顶板三层砂岩，由近到远分述如下：第一层砂岩裂隙含水层：第一层砂岩距2煤顶板13 m左右，厚度不稳定，07 m，岩性为浅灰色细中粒砂岩，泥质胶结。井筒揭露时涌水量为05 m3/h，掘进过程中该层砂岩水从顶板淋出，恶化了作业环境。第二层砂岩裂隙含水层：该层砂岩距2煤顶板60 m左右，厚度1838 m，平均25 m，层位稳定，岩性为灰灰白色细中粒砂岩，底部颗粒逐渐变粗，泥质、钙质或基底式胶结。砂岩裂隙较为发育。第三层砂岩裂隙含水层：该层砂岩距2煤顶板100 m左右，厚度218 m，稳定程度较差，岩性为灰色细中粒砂岩，向深部泥质增多，相变为砂质泥岩。因距煤层较远，该层砂岩正常情况下对采掘活动影响不大。 山西组砂岩裂隙含水层本组地层厚88138 m,平均118 m。一般7煤顶板赋存两层砂岩，底板赋存两层砂岩，由于底板砂岩含水层富水性较弱，对7煤开采影响较小，7煤顶板砂岩含水层分述如下：第一层砂岩裂隙含水层：距7煤顶板720 m，厚度6.5 m左右，层位较稳定，岩性为灰色细中粒砂岩，泥质胶结。第二层砂岩裂隙含水层：距7煤顶板2535 m，厚度3.58.5 m，层位较稳定，岩性为灰色细粒砂岩，泥质胶结。7煤层顶板砂岩含水性较弱,实际揭露该组砂岩时，涌水量较小。(3) 太原组灰岩 本组地层厚147167 m，平均159 m，岩性由灰岩、砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤层组成，其中夹有13层灰岩，灰岩总厚度41.26 m，占全组地层的25.9%。最厚为四灰5.3616.37 m，平均9.21 m，最薄为十三 灰厚度0.171.94 m，平均1.05 m。根据灰岩含水层特征及与主采煤层开采的关系分为两个含水层段，现分述如下： 第一含水层段（一九灰）灰岩含水层厚10.8756.0 m，平均27.63 m。其中四灰厚5.3616.37 m，平均9.21 m，溶隙较发育，含水性较强，是太原组地层中含水较丰富的含水层，也是目前井下生产用水的水源。其余各层灰岩厚度较小，含水性也较弱。一、二层灰岩；五、六、七、八层灰岩间距小，水力联系好，其余各层灰岩间距较大，水力联系较差。九灰至十灰的间距为16.946.36 m，平均26.45 m，且夹有砂质泥岩、泥岩等相对隔水层，对开采十灰下的20煤影响不大，故一九灰不为太原组煤层开采的直接充水含水层。该段含水层属含水中等的含水层段。 第二含水层段（十十三灰）灰岩含水层厚8.6223.86 m，平均13.63 m，其中十一、十三灰厚度小，含水性弱，十、十二灰厚度大，溶隙较发育，含水性较好。十、十二灰间距18.71 m，多砂泥岩、泥岩组成，隔水性较好，一般不会发生水力联系。十、十二灰分别为20、21煤直接顶板，对20、21煤开采影响较大。该含水层段属含水小中等含水层。潜水接受大气降水和地表水直接补给，因第四系中部有一层较厚的隔水层，一般和下伏的承压含水层不发生直接水力联系。各基岩含水层在露头处接收大气降水和潜水的入渗活跃，随着深度的增加，接受补给条件差，水力联系变弱，地下水交替运动迟缓。二叠系砂岩裂隙含水层以静储量为主，也有局部垂直渗透、越流及侧向导水断层补给，但补给量有限。富水带一般位于浅部及构造发育部位，如向斜轴及断层裂隙发育等地段充水条件较好，其它地段相对较差。从矿井开采突水情况看，在浅部突水次数多，突水量大，深部减弱。在矿区外围东南西南部奥灰出露于地表，可以接受大气降水及地表水的入渗补给，矿区生活用水皆取用该含水层水。由于本溪组岩层的阻水作用，正常情况下奥灰水对开采二叠系、石炭系煤层无直接影响。本矿井正常涌水量120 m3/h，最大涌水量230 m3/h。1.3 煤层特征1.3.1 可采煤层井田内含煤地层为石炭、二叠系，各煤层层位及特征见表1-1。表1-1 各煤层特征表含煤地层煤层煤层厚度（m）煤层结构平均层间距（m）间距变化情况两极厚度（m）均厚（m）见煤点（个）下石盒子组10.12.6简单9不稳定0.710320.24.4复杂3.4120108较稳定山西组70.45.5简单3.3942较稳定80.32.3简单0.93220较稳定90.35.3简单3.563148较稳定太原组200.31.3简单0.76027较稳定210.31.7简单0.951本井田有三个含煤组，自下而上为：上石炭统太原组（C3），下二迭统山西组（P11）和下石盒子组（P12）。含煤地层平均总厚487 m，含煤20余层。可采和局部可采煤层平均总厚度为8.83 m，含煤率为1.81%。下石盒子组与山西组地层总厚约328 m，可采煤层总厚10.3 m，含煤系数3.14%。其中：下石盒子组：厚210 m，含煤211层，其中2煤全区可采，1煤局部可采，其它均为不可采薄煤或煤线。1、2煤平均总厚3.6 m，含煤系数1.71%。山西组：厚118 m，含煤28层，其中7、9煤全区可采，8煤为局部可采，10煤为不可采煤层。7、8、9煤平均总厚6.7 m，含煤系数5.68%。太原组：厚159 m，含煤410层，其中20、21煤为全区可采薄煤层，其它为不可采薄煤层。20、21煤平均总厚1.6 m，含煤系数1.02%。综上所述：本井田含煤系数最高的为山西组，下石盒子组次之，太原组最低；构成本井田储量比最主要的是2煤、7煤和9煤。1.3.2 煤层的围岩性质根据钻孔资料及大量矿井生产实际地质资料，对井田内各可采煤层顶、底板的岩性、厚度进行了详细的统计整理，其结果见表1-2。表1-2 各可采煤层顶板、底板岩性及厚度统计岩性煤层煤层顶板煤层底板岩石名称厚度（m）比例（%）岩石名称厚度（m）比例（%）最大最小最大最小平均个数平均个数1泥岩0.6115.8754.3泥岩0.816.8876.32.81512.1772砂泥岩0.822.1331.9砂泥岩0.84.3421.65.83301.86202泥岩0.328.3765.8泥岩0.4911.9179.23.0792.9895砂泥岩0.2010.5729.2砂泥岩0.5612.816.75.34353.64207泥岩0.167.4231泥岩0.4832.670.31.99284.5164砂岩0.6940.2841.2砂泥岩0.632.824.211.36374.53228泥岩0.4832.670.3泥岩0.7415.3325.84.51643.823砂泥岩0.632.824.2砂泥岩0.814.251.64.53223.6479泥岩2.3427.9266.1泥岩0.613.9235.510.36411.4121砂泥岩0.9131.5722.6砂泥岩0.84.251.67.71141.623120十灰2.678.46100砂岩0.669.0379.64.81604.354821十二灰4.239.93100砂泥岩0.424.5976.56.55512.4392煤直接顶板以褐灰深灰色泥岩、砂泥岩为主，泥岩含较多炭质，有滑感，易碎，断口平坦或呈贝壳状，含砂较少，含大量植物化叶石碎片；2煤直接底板多为深灰色灰黑色泥岩或砂泥岩，块状构造，富含大量植物化石碎片及菱铁质结核个体。7煤直接顶板岩性既有灰白色中细粒石英、长石砂岩，也有深灰色泥岩或砂泥岩，泥质条纹及泥岩团块，裂隙节理发育，并伴有不同程度的淋水现象，河床相沉积砂岩；7煤直接底板多为深灰灰黑色泥岩或砂泥岩，致密含植物化石碎片，上部含炭纹，多砂岩条纹，具水平或微波状层理，摩氏硬度。9煤直接顶板主要为灰灰白色中细粒砂岩或互层，多为硅泥质胶结，具波状或微波状层理，其层面常夹有大量断续炭纹及砂泥岩条带，有时含矽泥泥质团块，底部常夹有泥岩碎块，裂隙发育，局部伴有滴水或淋水现象；9煤底板多为深灰色泥岩或砂泥岩为主，少含砂，多镜面，硬度较硬，炭化程度高，含植物化石碎片。泥岩及部分砂泥岩属易冒落的软岩石，砂岩和部分较硬的砂泥岩为不易冒落的硬岩石或中等易冒落的中硬岩石。按照缓倾斜煤层工作面顶板分类方案的要求，将2煤直接顶分类为1类（不稳定顶板），老顶为级之间；7煤直接顶分类为2类（中等稳定顶板），老顶为级，属中等稳定偏下类型；9煤直接顶为2类（中等稳定顶板），老顶为级。1.3.3 煤的特征(1) 煤的物理性质，见表1-3.表1-3 各煤层物理性质统计表 特 煤层征性 质127892021颜 色黑至褐黑色黑至褐黑色黑色黑色黑色黑色黑色煤 岩类 型半亮半暗淡型半亮半暗淡型半亮型半亮型半亮光亮型半亮光亮型半亮型光 泽沥青树脂光泽玻璃树脂光泽玻璃光泽树脂玻璃光泽玻璃丝绢光泽树脂玻璃光泽树脂玻璃光泽结 构条带状结构条带状结构条带状结构条带状结构条带状结构条带状结构条带状结构构 造片状至块状构造鳞片状至块状构造块状及片状构造块状构造块状构造块状构造块状及片状构造摩 式硬 度级级级级级级级(2) 煤的工艺性质各可采煤层原煤和精煤化验分析结果见表1-4、表1-5。 水份（Mad）井田内各煤层均属低水份煤，自1煤至21煤由高而低逐渐减少，在0.53.0%之间。其原煤水份平均含量为：1煤2.37%，2煤2.01%，7煤1.73%，9煤1.76%，20煤1.93%，21煤1.34%。 灰份（Ad）井田内各煤层原煤灰份平均含量：1煤层18.04%，2煤层22.88%，7煤层14.61%，9煤层10.65%，20煤层13.08%，21煤层6.64%；各煤层精煤灰份平均含量1煤层7.72%，2煤层9.66%，7煤层6.19%，9煤层4.49%，20煤层5.57%，21煤层2.34%。由此可以得出如下结论：原煤工业分析1、2、8煤层为中灰煤，7、20煤层为低灰煤，9、21煤层为特低灰煤。而且，精煤工业分析比原煤工业分析煤层灰份产率普遍降低，精煤工业分析各煤层灰份产率均10%，都为特低灰煤。这说明原煤外在灰份混入严重，尤其是1、2、8煤层由中灰煤降低到特低灰煤，除开采技术方法外，还与煤层本身结构和 煤层顶板岩性有很大关系。煤层本身含夹矸多，顶板破碎，会直接导致外在灰份增加，降低煤层质量。 硫份（St,d）经原煤全硫测定，本井田全硫含量（St,d）在0.4%3.36%之间。其中1、2、7、9煤原煤全硫含量（St,d）在0.4%0.56%之间，均小于1%，属特低硫煤；而8、20、21煤原煤全硫含量（St,d）在2.393.36%之间，均大于1%，属中硫和富硫煤，8煤属中硫煤，20、21煤为富硫煤。 挥发份（Vdaf）本井田煤层原煤挥发份（Vdaf）在各可采煤层之间变化不大，一般在36.5344.39%之间，其中1煤偏低，20、21煤偏高。精煤挥发份（Vdaf）一般都在33 .5444.46%之间，其中1、2煤偏低，7、9煤略高，20、21煤最高。井田内大部分煤层的挥发份（Vdaf）都大于37%，而且由浅至深有增大的趋势。 发热量（Qgr,maf）原煤分析基弹筒发热量1、2煤平均在25 MJ/kg，7煤平均为27.04 MJ/kg，9煤最高为29.54 MJ/kg。各主采煤层精煤发热量均大于30 MJ/kg。表1-4 原煤工业分析煤层Mad（%）Ad（%）Vdaf（%）St,d（%）Qgr,maf（%）两极值两极值两极值两极值两极值均值孔数均值孔数均值孔数均值孔数均值孔数11.852.9813.8426.1535.4237.930.370.5423.6823.82.37818.04836.5380.44431.06420.463.268.7458.1433.3046.660.270.8921.1134.12.014322.884338.49430.483127.42070.643.196.0238.2935.9643.840.220.6020.0935.021.733814.613738.96380.42429.861881.162.067.1126.5737.0143.121.193.6034.321.751115.71139.66112.39234.32190.922.564.4120.2233.342.030.410.9427.9234.481.761610.651637.581