丁集煤矿2.4Mta新井设计

编号：（ ）字 号本科生毕业设计（论文）丁集煤矿2.4Mt/a新井设计深井软岩巷道的支护研究 采矿工程2007-7班题目： 姓名： 学号： 班级： 二一一年六月本科生毕业设计姓 名： 学 号： 学 院： 矿 业 工 程 专 业： 采 矿 工 程 设计题目： 丁集煤矿2.4Mt/a新井设计 专 题： 深井软岩巷道的支护研究 指导教师： 职 称： 教 授 二一一年六月 徐州中国矿业大学毕业论文任务书学院 矿业工程学院 专业年级 采矿07级 学生姓名 任务下达日期：2011 年 1 月 14 日毕业论文日期： 2011 年 3 月 14 日至 2011 年 6 月 9 日毕业论文题目：丁集煤矿2.4Mt/a新井设计毕业论文专题题目：深井软岩巷道的支护研究毕业论文主要内容和要求：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、丁集煤矿2.4 Mt/a新井设计。 2、完成专题：深井软岩巷道的支护研究 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。一般部分为丁集矿13号煤240万t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、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。丁集矿位于安徽省淮南是凤台县境内，交通便利。井田东西走向长度为1215 km，南北倾斜长度49 km，井田水平面积75.55 km2。井田内主采煤层一层，即13-1煤层，平均倾角8，煤层平均厚2.1 m，井田工业储量为216.2 Mt，可采储量206.1 Mt，矿井服务年限为66.06 a。煤层硬度系数f2.3，煤质牌号为无烟煤、焦煤。本矿井为高瓦斯矿井，瓦斯绝对涌出量为13.32 m3/min。本矿井正常涌水量为480 m3/h，最大涌水量为620 m3/h。矿井采用双立井单水平开拓，前期采用中央并列式通风，后期在井田南翼设立一边界风井。由于矿井地质条件简单，且为缓倾斜煤层，所以整个矿井采用带区布置，系统简单可靠。一矿一面，采煤方法为长壁综合机械化采煤法。煤炭运输采用钢丝绳芯胶带，辅助运输采用电机车。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：实行“三八”制。专题部分题目是深井软岩巷道的支护研究。翻译部分是一篇关于在掘进工程中煤与瓦斯突出防治技术的研究与应用，英文原文题目为：Outburst control technology for rapid excavation in severe outburst coal关键词：新井设计； 立井； 综采； 中央并列式；ABSTRACTThis design can be divided into three sections: general design, monographic study and translation of an academic paper.The general design is about a 2.4 Mt/a new underground mine design of Dingji coal mine. It contains ten chapters: 1.overview and the geographical features of the mining field; 2.boundary and reserves of the mining field; 3.working system, designed mine capacity and mine life; 4.development of mining field; 5.preparation in strip district; 6.coal mining method; 7.underground conveying; 8.mine exaltation; 9.mine ventilation and safety technology; 10.the basic technical and economic index.Dingji coal mine lies in Huainan, Anhui province.It is in Fengtai town, the traffic is very convenient. Field for 12 east-west direction length, length of north-south tilt 15 km 4 9 km, 75.55 km2 compartmentalized level area. The minable coal seam of this mine is only 13-1 with an average thickness of 2.1 m and an average dip of 8, field 216.2 Mt for industrial reserves, recoverable reserves 206.1 Mt, the mine for a service life 66.06. Coal seam hardness coefficient f = 2.3, coal brand for anthracite, coking coal. The mine is high gas, gas emission to the absolute 13.32 m3/min. This mine normal section for 480 m3 / h, maximum section for 620m3 / h.This mine adopts vertical shaft development with one mining level,the prophase development used central paratactic type ventilation, set up a compartmentalized later in the south wind Wells border. Simple as mine geological conditions, and is gently inclined seam, so the whole layout of the mine by band, the system simple and reliable.A coal mining method side, for ore longwall comprehensive mechanized mining methods. Coal transport using rope core tape, auxiliary transport by electric locomotive.We work 330 days per year ,and exaltate 16 hours one day .The “threeeight” working system is applied for coal mining .The monographic study is the excavation project on coal and gas outburst prevention and control technology research and application, the English text titled: Outburst control technology for rapid excavation in severe outburst coalKeywords：New design of mine; Shaft ; Fully mechanized; Centralized juxtapose ventilation;目 录一般设计部分1 矿区概述及井田地质特征11.1矿区概况11.1.1交通位置11.1.2地形与河流11.1.3气象21.1.4地震21.1.5矿区开发情况21.1.6矿井水源、电源及其他情况21.2井田地质特征31.2.1井田地质构造31.2.2水文地质51.3煤层特征71.3.1煤层71.3.2煤质81.3.3可采煤层顶底板岩石力学性质91.3.4瓦斯、煤尘与地温102 井田境界和储量112.1井田境界112.1.1井田范围112.1.2开采界限112.2矿井工业资源储量122.2.1矿井储量计算基础122.2.2矿井工业储量计算122.3矿井可采储量132.3.1井田边界煤柱132.3.2工业广场保护煤柱142.3.3断层和井筒保护煤柱152.3.4矿井可采储量153 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限163.1矿井工作制度163.2矿井设计生产能力及服务年限163.2.1确定依据163.2.2矿井设计生产能力163.2.3矿井服务年限163.2.4井型校核174 井田开拓184.1井田开拓的基本问题184.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标184.1.2工业场地的位置214.1.3开采水平的确定及带区划分214.1.4主要开拓巷道214.1.5开采顺序214.1.6开拓方案比较214.2 矿井基本巷道314.2.1 井筒314.2.2 井底车场及硐室364.2.3 主要开拓巷道375 准备方式带区准备方式425.1煤层地质特征425.1.1 带区位置425.1.2 带区煤层特征425.1.3 煤层顶底板岩石构造情况425.1.4 水文地质425.1.5 地质构造425.1.6地表情况425.2 带区内巷道布置及生产系统435.2.1 带区准备方式的确定435.2.2 带区巷道布置435.2.3 带区生产系统445.2.4 带区内巷道掘进方法455.2.5 带区生产能力及采出率455.3带区车场选型设计466 采煤方法486.1采煤工艺方式486.1.1 采煤方法的选择486.1.2回采工作面参数486.1.3综采工作面的设备选型与配套496.1.4各工艺过程及注意事项546.1.5工作面端头支护和超前支护546.1.6循环图标、劳动组织、主要技术经济指标556.2回采巷道布置586.2.1回采巷道布置方式586.2.2回采巷道参数597 井下运输627.1概述627.1.1井下运输原始数据627.1.2井下运输系统627.2带区运输设备选择637.2.1设备选型原则637.2.2带区运输设备选型及能力验算637.3大巷运输设备选择647.3.1主运输大巷设备选择647.3.2辅助运输大巷设备选择647.3.3运输设备能力验算668 矿井提升678.1矿井提升概述678.2主副井提升678.2.1主井提升678.2.2副井提升689 矿井通风与安全719.1矿井地质、开拓、开采概况719.1.1矿井地质概况719.1.2开拓方式719.1.3开采方法719.1.4变电所、充电硐室、火药库719.1.5工作制、人数729.2矿井通风系统的确定729.2.1矿井通风系统的基本要求729.2.2矿井通风方式的选择729.2.3矿井通风方法的选择739.2.4带区通风系统的要求749.2.5带区通风方式的确定749.3矿井风量计算、749.3.1工作面所需风量的计算749.3.2备用工作面769.3.3掘进工作面需风量769.3.4硐室需风量779.3.5其他巷道所需风量779.3.6矿井总风量计算779.3.7风量分配789.4矿井通风阻力计算799.4.1容易和困难时期矿井最大阻力路线确定799.4.2矿井通风阻力计算839.4.3矿井总风阻和等积孔计算859.5选择矿井通风设备859.5.1选择主要通风机859.5.2电动机选型899.6安全灾害的预防措施899.6.1瓦斯管理措施899.6.2预防井下火灾的措施909.6.3防水措施9010 设计矿井基本技术经济指标91参考文献92专题设计部分0 引言941国内外研究研究动态、水平941.1围岩稳定性研究941.2围岩控制技术研究961.3支护理论研究972锚杆支护理论982.1悬吊理论982.2组合梁理论982.3组合拱理论992.4最大水平应力理论992.5围岩松动圈支护理论1002.6减跨理论1002.7围岩强度强化理论1013深井巷道围岩的应力松弛效应1013.1黏弹性应力松弛力学模型1023.2围岩应力场演化规律1023.3深井巷道稳定性分析1043.4应力松弛控制技术与工程应用1054软岩锚注支护技术1074.1锚注支护体系1074.2内注浆锚杆结构与锚注工艺1074.3锚注支护试验与应用1094.4技术、经济效果分析1105结论112参考文献113翻译部分英文原文115中文译文122致 谢127一般部分中国矿业大学2011届本科生毕业设计第 30 页1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概况1.1.1交通位置丁集矿井位于安徽省淮南市西北部，距淮南市洞山约50 km，行政区划隶属淮南市潘集区和凤台县境内。地理坐标为东经11633161164237，北纬324726325431。凤台蒙城公路穿越井田中部，且与凤台淮南等公路相接，沿凤蒙公路至凤台港与淮河水运相接淮南阜阳铁路从井田南缘通过矿井中心距凤台车站约10 km该车站东到蚌埠约110 km西至阜阳约100 km分别与京沪、京九铁路相接。矿区铁路专用线和矿区公路在矿井南部经过，交通极为便利交通位置见图1.1。图1.1 丁集矿交通位置图1.1.2地形与河流丁集矿井地处淮河中游属淮河冲积平原区内地形平坦地面标高一般在+21+23 m西北高东南低。架河在本区由西北流向东南注入淮河河床宽3040 m两岸地势低洼雨季淮河水位上涨易成内涝。淮河水位标高一般为+15 m历史最高洪水位为+25.63 m（1954年7月29日）1991年为+24.03 m两岸筑有大堤最大堤距30003500 m右堤顶高+26.61 m左堤顶高27.11 m。此外区内遍布人工开挖的渠道用以灌溉、防洪、排涝。该地区百年一遇内涝水位标高为+24.15 m。1.1.3气象本区属过渡带气候为季风温暖带半湿润气候季节性明显夏季炎热冬季寒冷。据凤台县气象局观测资料：年平均气温15.1极端最高气温41.4（1959年8月24日）极端最低气温-22.8（1966年1月31日）。年平均降雨量926.3 mm最大1723.5 mm（1954年）最小471.9 mm（1966年）日最大降雨量320.44 mm小时最大降雨量75.3 mm降雨多集中在6、7、8三个月约占全年的40%。年平均蒸发量1610.14 mm（水面）最大2008.1 mm（1958 年）最小1261.2 mm（1980年）。蒸发量大于降雨量潮湿系数近似0.5。相对湿度最大78%最小10.14%平均为74%。初雪一般在十一月上旬终雪在次年三月中旬雪期72127天最长138天最短26天最长连续降雪6天日最大降雪量16 cm。冻结及解冻无定期一般夜冻日解冻结深度412 cm最大冻结深度30 cm。春季多东南风夏季多东南及东风秋季多东风东北风冬季多东北风西北风风速一般为2.83.5 m/s平均3.3 m/s最大风速22 m/s（1978年8月8日南风）。1.1.4地震根据国家标准GB50011-2001建筑抗震设计规范本区抗震设防烈度为度设计基本地震加速度值为0.05 g。1.1.5矿区开发情况淮南煤田是我国东部最大的矿区之一淮南矿业集团现有生产矿（公司）井9对设计总能力22.25 Mt/a核定能力31.50 Mt/a，2005年实际产量3095万吨。矿区分为老区和新区老矿区分布在淮河以南开发历史较久先后建有大通、九龙岗、新庄孜、谢一、谢二、谢三、李一、李二、毕家岗、李咀孜、孔集等11对矿井其中大通、九龙岗、谢三、毕家岗等四对井先后已报废或并入它矿由于生产系统复杂资源不足等原因一部分矿井批准破产、重组现有生产矿（公司）为：新庄孜矿、谢一矿、谢李公司（谢二井、李一井、李二井）孔李公司（孔集井、李咀孜井）。潘谢矿区为新区分布于淮河以北七十年代开始建井现有潘一、潘三、谢桥、张集、张北五对大型生产井和潘东公司（原潘二矿）。正在建设的还有顾桥、顾北、潘北等矿井。1.1.6矿井水源、电源及其他情况本井田地下水资源十分丰富。新生界含水层水质均符合饮用水标准含水组砂层较厚水量丰富水质优良可作为矿井饮用水等生活用水水源；另外矿井井下排水量较大正常涌水量为480m/h经深度净化处理后也可满足矿井生产用水的要求。供电电源可靠：矿井地面设110 kV变电所1座；其2回供电电源1回接自芦集220 kV区域变电所另1回接自丁集220 kV区域变电所。淮南矿业（集团）公司已与淮南供电部门签订了供电协议。因此矿井供电电源可靠。矿井建设所需钢材、木材、水泥及其它土产材料均可由当地供应。本区地处冲积平原土地比较肥沃村庄较多农副业生产比较发达。主要农作物有小麦、玉米及稻谷。从目前矿井开采情况来看只要认真执行国家有关政策合理规划和安排采用先进的科学技术在有关部门的协作配合下占地和地面村庄对煤炭开采的影响问题将会得到妥善解决。1.2井田地质特征1.2.1井田地质构造1）地层本区地处黄淮平原。淮南煤田位居广阔的平原之中全部被第四系覆盖唯有煤田南北两翼边缘的低山残丘出露前震旦系变质岩震旦、寒武、奥陶系等古老地层。丁集井田属全隐蔽含煤区地层由下而上依次有奥陶系、石炭系、二叠系、第三系和第四系。综合地质柱状图见图1.2。图1.2 丁集矿地层综合柱状图（1）奥陶系中下统（O1+2）根据邻区资料所见石灰岩由浅灰、浅紫红色灰岩、白云质灰岩组成隐晶致密细晶结构夹角砾状灰岩和紫红、灰绿色页岩水平、缓波状层理下部裂隙溶洞发育。（2）石炭系 中统本溪组（C2）根据邻区资料本溪组平均厚3.05 m。主要为浅灰绿色铝铁质泥岩及泥岩含较多黄铁矿。本溪组假整合于奥陶系之上。 石炭系上统太原组（C3）太原组平均厚96.75 m。由13层灰岩、生物碎屑灰岩、泥灰岩与泥岩、砂岩组成含不稳定薄煤层7层不可采。太原组整合于本溪组之上。（3）二叠系二叠系平均总厚1002.72 m分上、下统四个组其中山西组、上、下石盒子组为含煤地层平均厚742.72 m含煤14层总厚27 m含煤系数为3.6%可分7个含煤段。上部石千峰组为非含煤地层。底部以灰岩与太原组分界。二叠系整合于太原组之上。二叠系上统上石盒子组（P2S）地层平均厚527 m分四个含煤段：第一含煤段平均厚115 m含煤3层编号是1315煤其中13-1煤是主要可采煤层含煤系数3.7%。下部以中细砂岩、石英砂岩为主其上为紫红色含鲕花斑状泥岩分布稳定为主要对比标志层中部为煤组层位由泥岩和煤层组成中上部以泥岩类为主夹砂岩内有23层泥岩。第二含煤段平均厚75 m含煤45层编号为16、17煤, 不可采含煤系数1.5%。本段多呈青灰色、灰绿色以泥岩、砂质泥岩为主夹细砂、砂泥岩互层。底部以石英砂岩、细中砂岩与第四含煤段分界其上有14层花斑泥岩。第三含煤段：平均厚90 m含煤4层编号为1821煤均为不稳定薄煤层含煤系数0.83%。岩性以青灰色砂质泥岩为主下部以中厚层状细中砂岩为主夹薄层状泥岩。1819煤间夹有13层薄层硅质海绵岩及硅质泥岩煤层底部具鲕状铝质泥岩。第四含煤段：平均厚90 m含煤4层编号为2225煤层均属不稳定不可采煤层常尖灭或相变为炭质泥岩含煤系数0.3%。下部以灰绿色砂岩或砂质泥岩组成中部以砂岩为主上部以深灰色砂质泥岩为主夹薄层状砂岩。二叠系上统石千峰组（P2sh）地层平均厚度260 m。为杂色非含煤地层由泥岩、粉砂岩、中细砂岩、含砾石砂岩组成。底部为含砾中粗砂岩与上石盒子组分界。（4）三叠系（P）是一套红色碎屑岩由棕红、紫红色砂岩、粉砂岩、泥岩组成。厚度不详。与下伏石千峰组呈整合接触。（5）第三系（R）下第三系（E）厚0180.75 m。分布在井田西北部由一套紫红色为主的杂色砂砾岩组成砾石成分以石英砾岩和各级石英砂岩为主胶结物为泥质和粉砂质。上第三系（N）中新统（N11）：厚0110.55 m以中细砂、含泥质的砂砾层、粘土砾石及薄层粘土、砂质粘土组成直接覆盖在煤系之上。中新统（N12）：厚32.2131 m以粘土和砂质粘土为主全区分布稳定。上新统（N2）：厚105.50192.22 m以细中砂为主含少量砾石。（6）第四系（Q）平均厚103.45133.60 m平均110 m。下部以灰黄色松散中、细砂夹多层砂质粘土和粘土含铁猛结核；上部由土黄夹青灰色薄层细粉砂和砂质粘土富含砂礓和铁猛结核与蚌壳碎片。2）构造本区位于淮南复向斜中北部井田东段为潘集背斜西缘井田西段为陈桥背斜东翼与潘集背斜西缘的衔接带。潘集背斜轴及地层走向近东西展布。井田北部为宽缓背斜形态较为完整两翼地层倾角1015；背斜南翼为井田主体部分总体为一单斜构造。地层走向呈波状曲线变化断层发育以走向逆断层为主井田东段有岩浆岩侵入影响煤层；井田西段位于陈桥背斜东翼与潘集背斜西部的衔接带总体构造形态为走向南北向东倾斜的单斜构造地层倾斜平缓倾角515并有发育不均的次级宽缓褶曲和断层。 本井田地层走向变化和构造特征取决于区域构造背景受潘集、陈桥背斜的控制。潘集、陈桥背斜均为北西走向然而它们呈错位排列轴位错开约6 km。潘集、陈桥背斜的排列形式构成了背斜南翼地层走向呈北西南北北西的“S”形态。根据构造形态地层产状和断层发育特征的差异本区可分为2个构造分区井田中部以F1F4将井田划分为上下两部分。 3）岩浆活动岩浆岩呈岩盘状以露头形式出露于井田东部分布在潘集背斜轴部及其两侧消失于二十线东西长2300 m南北宽12002000 m。岩体上覆松散层下伏煤系地层在煤系中呈岩床和岩脉产出侵入于13煤20煤层位且由东向西侵入层位逐渐增高。钻孔所见岩体最大厚度为145.55 m。岩性为细晶岩和正长斑岩绝对年龄1.1亿年属燕山期产物。煤层受其影响发生变质局部为天然焦、无烟煤、贫煤局部煤层被岩体全部吞蚀亦有变薄者。1.2.2水文地质本区含水层（组）由新生界松散层砂层孔隙水、二叠系砂岩裂隙水和石炭系太原组及奥陶系石灰岩岩溶裂隙水三部分组成。1）新生界松散层含隔水层（组）井田内松散层厚346.75 m563.80 m其厚度变化随古地貌形态由东南向西北增厚。基本沿古地形向西北倾斜局部地段稍有起伏唯东南部十五13孔处出现一古丘。松散层自上而下可分为三个含水层（组）、一个隔水层（组）。2）下第三系砂砾岩含水组钻探揭露厚度0180.75 m底板埋深414.07737.85 m主要分布在井田的西北部。东部有十九7、十九9两孔见砂砾岩厚度小、分布范围有限。砂砾岩以石英岩砾和各级石英砂岩砾为主胶结物为泥质及粉砂质砂砾岩裂隙不发育。据邻区单孔抽水成果q=0.0196 L/s.m富水性弱正常情况下对矿坑充水无影响。3）二叠系砂岩裂隙含水层（组）和隔水层（组）含水层岩性以中、细砂岩为主局部为粗砂岩和石英砂岩分布于可采煤层及泥岩之间岩性厚度变化均较大分布又不稳定。据简易水文地质观测全泵量漏水均在砂岩内其中2417煤间漏水4次漏水孔率为5.9%，1713-1煤间漏水1次漏水孔率为0.9%，13-1煤间漏水4次漏水孔率为3.2%。区内三次抽水试验水位标高9.8526.68 m，q=0.0006760.0342 L/s.m，k=0.002260.207 m/d水温1726矿化度为1.0912.145 g/l全硬度为3.395.22德国度水质类型HCO3Cl-Na。综上所述煤系的富水性取决于砂岩裂隙的发育程度、开启大小和延展长度而裂隙发育的不均一性导致煤系富水性有很大差异。按钻孔单位涌水量本区煤系富水性弱从抽水QS曲线向“疏干”方向变化停抽后水位恢复缓慢表明是以储存量为主的不均一裂隙含水层（组）。4）二叠系底部隔水层（组）二叠系底部距太原组灰岩距离为24.0237.47 m， 平均30.11 m，主要由泥岩、粉砂岩、砂泥岩互层组成局部夹细砂岩正常情况下对太原组灰岩水能起一定隔水作用。5）太原组灰岩岩溶裂隙含水层太原组灰岩在本区埋藏较深背斜轴部一般埋藏在-830 m以下远离第一水平的先期开采地段。据区域资料地层总厚约100110 m含灰岩13层。除第3、4、12等三层灰岩较厚外其余均为薄层灰岩。灰岩岩溶裂隙发育不均一一般在背斜轴部岩溶发育但多被方解石充填。简易水文未发现漏水和明显消耗。十九4孔抽水资料水位标高22.11 mq=0.244 L/s.m， k=1.81 m/d，水质类型Cl-K+Na矿化度2.425 g/L，水温31.5，富水性中等。6）奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层本区无钻孔揭露综合邻区资料钻探最大揭露厚度56.89 m岩性致密呈厚层状岩溶裂隙不发育水位标高20.5624.60 m，q=0.003690.0348 L/s.m，k=0.0340.11m/d矿化度2.302.4g/L，全硬度4.39德国度，水温2329。水质类型Cl-K+Na。从区域性资料分析奥陶系灰岩岩溶裂隙在中下部比较发育因岩溶裂隙发育不均一各处富水性有一定差异潘谢矿区奥灰富水性表现为弱中等。7）岩浆岩含水层岩浆岩呈岩盘状以露头出露在井田东部分布在潘集背斜轴部及浅部断层密集区。岩体上覆松散层下部含水层（组）下伏煤系地层。岩性为细晶岩钻孔揭露最大厚度145.55m上部风化裂隙发育沿裂隙面有水锈色。据邻区抽水资料水位标高19.95219.668 m，q=0.004760.0412L/s.m，k=0.02740.0494 m/d，矿化度1.8262.504 g/L，水质类型ClSO4Na+K型水富水性弱。8）地下水的补给途径和含水层之间的水力联系本区地下水运动因受含水层（组）埋藏条件不同表现在地下水补给、迳流和排泄条件有明显差别。（1）新生界松散层含水层上部含水层上段因埋藏浅浅层地下水运动既有层间水平流动又有垂直方向交替比较明显。以大气降水和地表水补给为主雨季时河流侧向补给水位随季节变化。排泄方式主要是人工开采及蒸发旱季亦可补给河流。下段地下水迳流方式为侧向层间迳流。补给来源主要是侧向和上段含水层（组）越流补给。排泄方式主要是人工开采和侧向迳流排泄。中部含水层（组）因上部无明显隔水层存在天然状态下上、中含水层（组）存在水力联系；地下水以缓慢的层间迳流为主储存量受区域调节。下含水层（组）之上有厚层粘土隔水层存在与中含水层（组）无水力联系其本身以储存量为主水平运动缓慢。下含直接覆盖基岩各含水层（组）之上与基岩含水层有一定水力联系。（2）二叠系砂岩裂隙含水层煤系砂岩分布在煤层和泥质岩石之间砂岩厚度小分布不稳定又有煤层和泥质岩石相隔断层带一般含水性弱导水性差因此砂岩之间无水力联系。浅部与松散层下部含水层（组）有一定水力联系。开采浅部煤层时下部含水层（组）地下水通过基岩风化带垂直渗入补给矿井。13-1煤远距太原组灰岩与太原组灰岩之间有一定厚度隔水层（组）存在天然状态下无水力联系。9）矿床水文地质类型本区在留设防水煤柱（一般80 m）条件下开采13-1煤层为裂隙充水矿床水文地质条件简单。10）矿井充水因素分析本井田与潘集生产各矿的水文地质特征基本相同矿井充水水源由三部分组成。（1）新生界砂层水本区新生界松散层下部含水层（组）直接覆盖在煤系之上天然条件下下含水通过煤系基岩风化带垂直渗透补给。补给量大小与风化带岩性和渗透性大小有密切关系。（2）煤系砂岩裂隙水是矿坑直接充水水源区内砂岩裂隙发育极为不均富水性差异较大抽水试验成果和生产矿井出水点水量变化趋势均表明煤系砂岩裂隙水弱但在穿过坚硬砂岩层时须提防储存水量突然溃出。11）矿井涌水量初步预计丁集矿井第一开采水平-826 m初期不涉及灰岩水的问题。经过计算开采13-1煤层时矿井正常涌水量448 m/h最大涌水量586 m/h 设计考虑井筒淋水和防火灌浆用水矿井正常涌水量480 m/h最大涌水量620 m/h。1.3煤层特征1.3.1煤层1）含煤性二叠系除上部石千峰组为非含煤段其它地层为含煤段总厚718 m含煤段的可采煤层集中分布在煤系下段350 m内即可采煤层集中分布在二迭系下部13-1煤至太原组一灰之间的层段中含定名煤层29层总厚约26.53 m含煤系数为3.7%。含其中可采煤层9层平均可采总厚21.22 m占煤层总厚的77%。其它不可采煤层不稳定常见尖灭或以炭质泥岩出现在层位上。共分五个含煤段以第一、二、四段含煤最富。煤系中上部第3、5含煤段有煤层11层总厚2.2 m内含局部可采煤层。然而这些煤层大多数都质差、层薄、结构复杂变化大常尖灭或被炭质泥岩替代为不稳定煤层目前难以利用。2）可采煤层表1.1 可采煤层特征表煤层煤层厚度（m）含夹矸层数煤层结构可采范围稳定性最小最大平均13-10.909.393.5612较简单全区可采稳定煤层厚度为0.909.39 m平均煤厚3.56 m一般厚2.54 m全区可采煤层厚度变化小变化规律明显煤层结构较简单大部分含12层夹矸东部岩浆岩局部侵蚀煤层煤质变化很小属稳定煤层。顶板为粘土岩底板为泥岩或砂质泥岩煤层上下各有薄煤一层分属13-2和12煤大多不可采。煤下12m处有一层花斑状泥岩全区稳定发育是其主要对比标志对比可靠。是本区主要可采煤层。1.3.2煤质本井田为中中低变质的气煤和1/3焦煤各煤层均属中灰分煤各煤层为特低低硫、特低低磷、中中高热值高熔难熔灰分富油高油。是较为理想的炼焦配煤或动力用煤。原煤水分：煤层原煤空气干燥基水分平均值为1.622.04%。灰分：各煤层原煤干燥基灰分平均值在16.5328.20%之间根据GB/T 15224.12004各煤层均属中灰煤。硫分：各煤层原煤全硫平均值在0.310.93%之间通过与各煤层干燥基高位发热量折算后的基准发热量干燥基全硫平均值在0.280.88%之间其中13-1煤属特低硫煤其余煤层均属低硫煤。磷：各煤层原煤磷平均含量在0.0040.028%之间除13-1煤层属低磷分煤外其余煤层均属特低磷煤。主要可采煤层煤质特征见表1.2。表1.2 主要可采煤层主要煤质指标一览表煤层项目13-1原煤水分Mad (%)最小-最大0.70-3.28平均-点数1.84(38)原煤灰分Ad(%)最小-最大14.42-32.26平均-点数22.22(39)浮煤灰分Ad(%)最小-最大2.54-14.07平均-点数9.76(38)浮煤挥发分Vdaf(%)最小-最大37.49-45.54平均-点数41.05(39)原煤发热量Qbd(MJ/Kg)最小-最大23.10-35.00平均-点数27.43(27)Qgrd(MJ/Kg)最小-最大23.05-34.93平均-点数27.39(22)结 论高热值煤原煤全硫(%)最小-最大0.12-0.84平均-点数0.31(31)折算后全硫 (%)最小-最大0.11-0.80平均-点数0.28(22)原煤磷(%)最小-最大0.005-0.055平均-点数最小-最大0.018(17)10.00-15.66平均-点数12.39(19)浮煤GRI最小-最大24.1-93.1平均-点数72.2(29)胶质层Y (m/m)最小-最大8.5-16.5平均-点数12.7(36)视密度丁集1.39顾桥1.41ST()最小-最大1400-1500平均-点数1446(14)1.3.3可采煤层顶底板岩石力学性质可采煤层顶底板一般为泥岩、砂质泥岩为主厚度小抗压强度19.6058.70 MPa单向抗拉强度1.042.21 MPa易坍塌冒落。粉砂岩平均抗压强度72.34 MPa单向抗拉强度0.634.60 MPa砂泥岩互层抗压强度48.9082.50 MPa13-1煤顶板砂岩抗压强度37131.1 MPa单向抗拉强度1.24.93 MPa。3煤顶底板砂岩抗压强度30.7051.40 MPa，单向抗拉强度1.62.36MPa。岩性较为致密坚硬强度较高不易坍落。顶底板工程力学性质均属不稳定稳定类型。矿床工程地质条件为中等类型。可采煤层顶、底板岩性、厚度统计见表1.3。表1.3 可采煤层顶、底板岩性、厚度统计表岩性煤层炭质泥岩泥岩砂质泥岩砂泥岩互层粉砂岩细中砂岩13-1顶板0.15-1.780.57-11.310.68-6.040.95-4.601.17-12.58底板0.18-0.800.32-6.441.28-11.001.041.3.4瓦斯、煤尘与地温1）瓦斯根据地质报告瓦斯测试最大值为：13-1煤层13.32 m3/t.燃（十九12孔-740.94 m）瓦斯测试成果见表1.4。表1.4 瓦斯测试成果表煤层水平（m）瓦斯成分（%）瓦斯含量（m3/t）N2CH4+C2H6CO2CH4+C2H6CO213-1-826m以浅4.68-88.324.96-92.271.82-42.100.10-13.320.07-0.6637.53（9）53.37（9）8.86（9）4.37（9）0.40（9）-826m以深5.55-40.3157.85-88.641.76-6.103.28-7.510.16-0.5117.33（8）79.04（8）3.73（8）5.53（8）0.30（8）2）煤尘与煤的自燃井田内仅13-1煤层作了7个样的煤尘爆炸试验。据煤尘爆炸试验测试成果火焰长度为50200 mm岩粉量5070各煤层均有爆炸危险性。按煤的自燃倾向性等级分类表可采煤层自燃等级为：13-1煤层为不自燃很易自燃。 3）地温全井田恒温带深度为30m温度为16.8。地温梯度为2.303.60/100m平均为3.07/100m。深度每增加32.57m地温增加1属地温异常区。煤层底板温度与煤层埋深成正比且相关性较好（见表1.5）。-800m地温均在41以上为二级热害区。表1.5 主要煤层底板温度与深度关系表煤层回归方程点数相关系数13-1T=19.353-0.0271H230.8402式中：T-煤层底板温度；H-煤层底板标高13-1煤层：测温深度529.041065.55 m底板温度31.5348.32。一级高温区（ 31）在-430 m以下-650 m水平将达到二级高温区（ 37）-800 m水平平均地温为41.03。2 井田境界和储量2.1井田境界2.1.1井田范围丁集井田境界：东起十五线与潘三、潘四（潘北）煤矿相邻西至11-2煤层露头线；北起F27、F81-1断层南至F87断层及13-1煤层-1000 m等高线地面投影线。东西走向长1215 km南北倾向宽49 km。具体范围由20个拐点坐标圈定面积75.55 km2。表2.1 丁集井田范围拐点座标表XYXYS13640480.00039464040.0003253181163657S23639370.00039458862.0003252411163337S33638190.00039458890.000325231163339S43637330.00039458630.0003251351163329S53636852.00039458300.0003251191163316S63636354.00039458300.000325131163316S73636030.00039459130.0003250521163348S83636360.00039463940.000325141163653S93634070.00039463885.0003249491163651S103634370.00039464420.0003249591163712S113631790.00039463825.0003248351163649S123632285.00039466110.0003248521163817S133629620.00039469650.0003247261164034S143633045.00039