葛亭煤矿0.9 Mta新井设计-矿井瓦斯预测与抽采技术研究

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： 葛亭煤矿0.9 Mt/a新井设计毕业设计专题题目：矿井瓦斯预测与抽采技术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.葛亭煤矿0.9 Mt/a新井设计。2.完成专题：矿井瓦斯预测与抽采技术。3.翻译一篇3000字以上的与本专业有关的英语文章。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。一般部分是葛亭煤矿0.9 Mt/a新井设计。全篇共分为十个部分：矿区概况与井田地质特征、井田境界和储量、矿井工作制度和设计生产能力及服务年限、井田开拓、准备方式采区巷道布置、采煤方法、井下运输、矿井提升、矿井通风及安全和矿井基本技术经济指标。葛亭煤矿位于山东省济宁市，矿井总面积约为9.5 km2，井田走向长平均约3.4 km，倾向长平均约2.8 km。本设计主采煤层为3、16、17煤，平均厚度为0.9 m、1.2 m、6.39 m，煤层赋存稳定，为缓倾斜煤层，倾角311，平均6.8。井田内工业储量为113.18 Mt，可采储量为78.56 Mt。矿井正常涌水量362m3/h，最大涌水量563 m3/h；矿井绝对瓦斯涌出量为7.58 m3/min，属于低瓦斯矿井，不易自燃，煤尘有爆炸危险。葛亭矿设计年生产能力为0.9 Mt/a，服务年限为58.19年。矿井开拓方式为立井单平开拓。设计首采区采用带区准备方式，工作面长度180 m，采用走向综采放顶煤采煤方法，矿井年工作日为330 d，工作制度为“三八制”。大巷采用胶带输送机运煤，辅助运输采用矿车运输。矿井通风方式为中央并列式。专题是矿井瓦斯预测与抽采技术研究。翻译部分英文原文题目是“Present situation and developing trend of coal mine automationand communication technology”。关键词：立井；带区；综采；中央并列式；ABSTRACTThis design consists of three parts: the general part, the special part and the translated part.The general design is about a 0.9 Mt/a new underground mine design of Geting coal mine. It has ten chapters: an outline of the mine and mine field geology; boundary and reserves; productive capacity, service life and working system of mine; development engineering of coalfield; the layout of mining area; the method used in coal mining; transportation of underground; mine lifting; mine ventilation and safety; the economic and technologic index of the mine.The Geting mine field lies in the Jining city of Shandong province, the total area of the mine is 9.5 km2. Its about 3.4km on the strike and 2.8 km on the dip. There is three minable coal seam: No.3,No.16 and No.17, and the average thickness of the seam is 0.9 m,1.2m and 6.39 m. They are stable and fluty inclined. The dip angle is from 3 degree to 11 degree, and is 6.8 degree on average. The normal flow of the mine is 362m3/h, and the maximum mine flow is 563 m3/h. The absolute gas emission rate of mine is 7.58 m3/min which belongs to low gas mine. The seams dont have self-combustion tendency, and the coal dust has explosion hazard.The productive capacity of Liangshuiijng mine is 0.9 million tons per year, and its service life is 58.19 years. The development of the mine is vertical shaft development with one mining levels. Designed first mining district makes use of the method of the mining stripe preparation.The length of working face is 180 m, which uses fully-mechanized coal caving mining method. The working system is “three-eight” which produces 330 d/a.Main roadway makes use of belt conveyor to transport coal resource, and the assistant transport use mine car. The type of mine ventilation system is central paralleling ventilation.The special part is a paper that Researches and APPlicationson Coal Mine GSS Drainage TeChnology.Translated part:the original english text of the title is “Present situation and developing trend of coal mine automationand communication technology”.Keywords: Vertical shaft;Stripe district; Top coal caving mining methods; central parallel1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1 矿区地理位置葛亭煤矿中心距济宁市14km，105国道(北京-珠海)从本矿井东1.97km处通过，327国道(一级公路)从矿区南部横贯东西，兖州、济宁、邹城的公路已成环形，并与104国道相连，公路运输极为便利。连接京沪、京九两大南北铁路干线的新(乡)菏(泽)兖(州)石(臼港)铁路，从本矿井南部通过，设有济宁、孙氏店及兖州西站。由济宁市东行30km至兖州，与京沪铁路相接，向西109km至菏泽站与京九铁路相接，菏泽至新乡190km与京广铁路相连。济北矿区铁路专用线从本矿井东南部通过，从兖州西站接轨，煤炭铁路外运十分方便。著名的京杭大运河由北向南流经济宁市构成重要的水上运输要道，河宽6080m，平均水深2m，全年除一、二月份因水浅不能通航外，其余时间均可通航。根据水利交通部门规划，京杭运河将建成为南北水上运输的主要航道。经疏通后年通过能力为2500万t。矿区交通极为便利，如图1-1所示。1.1.2 矿区气候条件本矿区气候温和，属温带季风区海洋大陆性气候。据济宁气象站1959年1月到2010年12月的观测资料：气温：历年平均气温13.5，月平均最高气温34.3（1957年7月），日最高气温41.6（1960年6月21日），月平均最低气温9.8（1963年1月），日最低气温19.4(1964年2月18日)，多年来最低平均气温月为1月，平均最高气温月为7月。降水量：年平均降水量688.86mm，年最大降水量为1186.0mm(1964年)，年最小降水量为347.90mm(1988年)，日最大降水量177.1mm(1965年7月9日)，降水多集中于每年的7、8月份。一般春季雨量少，时有春旱。年平均蒸发量1751.7mm，年最大蒸发量2228.2mm(1960年)，年最低蒸发量1493.0mm(1984年)。风向、积雪厚度及冻土深度：春夏两季多东及东南风，冬季多西北风，最大风力大于8级，平均风速为2.3m/s。历年最大积雪厚度0.15m，最大冻土深度0.31m。1.1.3 矿区的水文情况本井田内为冲积、湖积平原，地形平坦，地势呈东北略高，西南稍低，地面标高为+37.04+41.2 m，平均高程为+38.00m，自然地形坡度为0.7。井田内河流稀少，水系不甚发育，仅有农灌排涝的沟渠。矿井以西有京杭大运河，汛期有记录的最高洪水位标高为+36.67m，最大流量为626m3/s（1964年9月6日），枯水季节河水减少甚至断流。京杭大运河在该矿井西南4km处向南注入南阳湖。南阳湖有历史最高湖水位标高为+36.86m（1957年7月15日）。图1-1 葛亭矿交通位置示意图1.2 井田地质特征1.2.1 矿井地层本矿井地层由老到新发育有中、下奥陶统，中石炭统本溪组、上石炭统太原组、下二叠统山西组、下石盒子组，上二叠统上石盒子组，上侏罗统蒙阴组及第四系。属全隐蔽的华北型石炭二叠纪煤田，煤系以中奥陶统为基底，现将矿区内地层及其特征自下而上分述如下：1、奥陶系中、下统(O1-2)据邻区钻孔揭露地层总厚800m左右，本区最大揭露厚度155.53m，主要岩性为灰及棕灰色厚层状石灰岩、豹皮灰岩，夹多层白云质灰岩、白云岩及薄层泥岩，岩溶较发育，为本区主要含水层。2、中石炭统本溪组(C2b)厚20.0053.45m，平均35.01m，主要由紫红色、灰绿色泥岩，粉砂岩和薄层石灰岩组成，偶见19煤层。含石灰岩四层（十二、十三、十四、十五灰）。底部常为一层灰紫、紫红等杂色铝铁质泥岩（山西式铁矿层），与下伏中、下奥陶统为假整合接触。3、上石炭统太原组(C3t)全矿井普遍发育，有剥蚀现象，有闪长岩侵入体。正常厚度133.25225.37m，平均172.43m，为本矿井主要含煤地层之一。由灰灰黑色粉砂岩、泥岩、浅灰色中、细砂岩、石灰岩及煤层组成。含石灰岩12层，其中三、十下灰厚度大且稳定；五、七、八灰较稳定，其他石灰岩局部发育，有相变现象。含煤22层，其中16、17煤层为较稳定煤层，全矿井大部分可采；6、15上煤层为部分可采煤层，并有沉缺现象。本组地层为典型的海陆交互相沉积，岩相旋回明显，粒度韵律清楚，主采煤层、标志层层位稳定，易于对比。以十二灰顶界为本组底界并与下伏地层呈整合接触。4、下二叠统山西组(P1s) 正常厚度53.7992.80m，平均72.20m，是本区主要含煤地层，有剥蚀现象，有闪长岩侵入本组。主要由浅灰、灰白色中、细粒砂岩及黑色粉砂岩、泥岩和煤层组成，砂岩含量较高。上部以泥岩、粉砂岩为主，夹薄层砂岩。中下部以砂岩为主，夹泥岩、粉砂岩薄层及煤层，砂岩含量较高。斜层理发育，含海绿石。底部泥质含量增多，常为细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩，且细砂岩中见有粉砂岩泥岩包裹体。波状及浑浊状层理发育，见底栖动物通道，为一良好标志，与下伏太原组顶部的黑色海相泥岩、泥质粉砂岩为连续沉积。本组内含煤5层，分别为1、2（2上、2下）、3上、3，其中3煤层厚度大，储量丰富，为本区主采煤层。本区为从海陆交互相向陆相发展的过渡相沉积，与下伏太原组为整合接触。5、下二叠统下石盒子组(P1x)揭露厚度11.6085.00m，平均53.37m，由黄绿、紫灰、灰等杂色泥岩、粉砂岩及灰绿色砂岩组成。属温湿、干热过渡条件下的内陆河湖相沉积，中下部所夹细、中粒砂岩不甚稳定，常相变为粉砂岩、泥岩。与下伏山西组地层呈整合接触。6、上二叠统上石盒子组(P2s)最大残留厚度273.70m，平均122.57m，矿井中部保留较厚。主要由灰、灰绿色中、细砂岩和黄绿、灰紫等杂色泥岩与粉砂岩组成， 近底部发育有一层铝土岩，俗称”B层铝土岩”，厚05.87m，平均2.00m，是较好的标志层。其下发育有一层中细粒砂岩，以此砂岩作为上、下石盒子组的分界。本组属干热条件下的河湖相沉积。7、上侏罗统蒙阴组(J3m)本组地层钻孔揭露最大残厚594.59m，主要分布在矿井的南部，以N3-1号孔为中心，向周围变薄。分上下两个亚组。上亚组主要由灰、深灰至灰绿色粉、细砂岩组成，夹泥岩和泥质条带。下亚组主要为一套紫灰色、暗紫色和砖红色中、细砂岩，夹粉砂岩和泥岩，在N4-1、N4-5孔中，地层中，上部有一岩浆岩（辉长岩类）侵入体，呈岩床状，钻孔揭露厚度分别为0.40m、2.10m。 本组地层底部多有紫红色砂砾岩，与下伏地层呈角度不整合接触，易于区分。8、第四系(Q)厚190.70270.90m，平均235.95m。中部厚，向四周变薄。由粘土、钙质粘土、砂质粘土、砂及砂砾层组成，分为上、中、下三段。本系属河湖相沉积与下伏地层呈角度不整合接触。上段：厚79.50100.00m，由棕黄、灰黄色粘土与黄褐色砂层相间沉积，砂层松散且透水性好。中段：厚63.0090.00m，多为灰白色、灰绿色粘土、砂质粘土分隔灰黄色、褐色砂层沉积，上部砂层多而薄，下部砂层少而厚。本段属强富水段。下段：厚64.5090.00m，以灰绿、灰白色粘土、钙质粘土为主，次为粉砂、细砂，少量中砂，底部多为粘土或钙质粘土。粘土局部含团块状石膏晶体，砂层多含风化长石及白色粘土。表1-1 矿井地层表地层系统主要岩性特征厚度第四系(Q)黄褐、棕、灰等杂色粘土，粘土质砂、砂、砂砾层。分布于全区，东北薄、西南厚。0350m侏罗系上统蒙阴组(J3m)上部为灰绿色粉、细砂岩互层夹泥岩。下部为红色砂岩，并有燕山晚期岩浆岩侵入，底部有不稳定的砾岩。 01300m二叠系(P)上统上石盒子组杂色泥岩、粉砂岩和灰色砂岩，含植物化石，底部含B层铝土岩。 0500m下统下石盒子组灰绿色砂岩和杂色泥岩、粉砂岩，富含植物化石。 65m山西组浅灰、灰白色中、细粒砂岩及深灰色粉砂岩、泥岩夹煤层。为本区主要含煤地层。 80m石炭系(C)上统太原组以深灰、灰黑色粉砂岩、泥岩为主，夹灰色砂岩、石灰岩813层、煤1723层，为本属海陆交互相沉积，厚度稳定。 170m中统本溪组以杂色泥岩为主，夹石灰岩24层，上部夹不稳定薄煤12层，底部具G层铝土岩及山西式铁矿层。 35m奥陶系(O)中统八陡组：为浅海相厚层白云岩夹豹皮灰岩、泥灰岩。 65121m阁庄组：为浅海相白云质灰岩、白云岩、豹皮灰岩。 105127m下统马家沟组：为浅海相中厚层灰岩，豹皮灰岩夹泥灰岩，白云质灰岩。202227m北庵庄组：为浅海相灰岩、豹皮灰岩、泥灰岩、白云质灰岩。198282m纸坊庄组：为泻湖相白云岩、白云质灰岩，含燧石结核。 86117m寒武系(C-)上统凤山组、长山组和崮山组：青灰色竹叶状白云质灰岩夹鲕状灰岩、泥岩及粉砂岩。 252446m中统张夏组和徐庄组：厚层泥质灰岩、鲕状灰岩及黄绿、暗紫色云母泥岩、粉砂岩。 171327m1.2.2 水文地质特征本矿井共有七个含水层（组），自上而下分别为第四系砂及砂砾孔隙含水层、山西组3煤顶、底板砂岩裂隙含水层、岩浆岩、太原组三灰、十下灰、本溪组十三灰及奥灰。1、第四系砂及砂砾孔隙含水层第四系厚190.70270.90m，平均235.95m，北部及东北部较薄，6线、7线、8线附近最厚（S8-1孔，厚270.90m）。矿井内先后施工5个第四系全取芯孔，根据钻探和测井相结合的解释成果，第四系可分为上、中、下三组，其中上、中组为含水层，下组具有良好的隔水性能，在隔水层中叙述。(1)上组：厚79.50100.00m，由棕黄、灰黄色粘土、砂质粘土和褐黄色砂层多层相间沉积而成。含水层以细砂、中砂为主，含砂多达8层，单层厚度最大为11.30m，且连续性好。(2)中组：厚63.0090.00m，多为灰黄色、褐色砂层与灰白色、灰绿色粘土、砂质粘土 相间沉积，夹69层砂层，砂层以中砂和细砂为主，砂层连续性好。根据抽水试验，单位涌水量0.0001790.321952 L/s.m，渗透系数0.015632.26436m/d，本组为中等富水含水层。2、山西组3煤顶、底板砂岩裂隙含水层3煤顶板砂岩厚3.4039.85m，平均18.32m。主要由浅灰至灰色长石、石英砂岩组成，以细砂岩为主，含暗色矿物，局部夹中砂岩、粗砂岩。底板砂岩厚4.7021.10m，平均11.75m，由灰白色长石、石英砂岩组成，以细砂岩为主，含少量暗色矿物，夹粉砂岩。矿井内有30个钻孔穿过3煤层顶、底板砂岩，有2个钻孔漏水，漏水孔率6.7。据建井期间钻孔S75、S81和水文地质条件补充勘探报告G6钻孔抽水试验资料，水位标高为+32.69m，单位涌水量为0.00000080.00608L/s.m，矿化度为0.40122.4057g/L，水质类型为HCO3-K+NaSO4-K+Na.Mg，渗透系数为0.001590.0174m/d，为弱富水含水层。3煤层顶底板砂岩含水层为富水性弱含水层，是开采3煤层的直接充水含水层3、三灰含水层厚3.807.35m，平均5.26m，矿井内有42个钻孔穿过三灰，有5个钻孔漏水，漏水孔率11.9。漏水点全部分布在-600m以浅，5个漏水钻孔中，4个漏水孔分布在300m水平以浅，说明随深度增加其富水性显著减弱。据矿井内N75、S82和G3钻孔抽水试验资料，三灰水位标高为+1.51+32.27m，单位涌水量为0.0002090.005666L/s.m，矿化度为0.54990.6731g/L，水质类型为HCO3-K+NaHCO3-K+Na.Ca，渗透系数为0.0040260.1151m/d，为富水性弱含水层。根据其他类似矿井的经验，一般情况下采场的底板破坏深度约12m左右，三灰上距3煤层34.1967.30m，平均50.37m，正常情况下不会发生底鼓突水，三灰是开采3煤层的间接充水含水层。4、岩浆岩裂隙含水层矿井内有燕山晚期较大规模的岩浆岩侵入，据钻孔揭露资料，岩浆岩上部、中部、底部裂隙普遍发育，岩芯破碎。矿井内共有28个钻孔发现岩浆岩，有13个钻孔漏水，漏水孔率46.4。有13个钻孔侵入3煤层，成为3煤层的直接顶板或底板，其中7个钻孔发生漏水，漏水孔率53.8。漏水点大部分集中在岩浆岩的顶部和底部。说明由于岩浆岩冷却收缩，在其顶部、中部和底部产生裂隙，因而形成相对富水段。5、十下灰岩溶裂隙含水层十下灰含水层厚3.458.80m，平均5.15m。浅灰深灰色，含丰富的海相动物化石。矿井内有57个钻孔揭露十下灰，有11个钻孔发生漏水，漏水孔率19.3，绝大部分位于浅部十下灰及断层附近。漏水点多分布于-570m以浅，其中56的漏水点分布在-250m以浅。精查阶段十下灰水位+31.51+32.88m，单位涌水量0.0021381.6879L/s.m，矿化度0.70270.7288g/L，水质类型为SO4.HCO3-Ca.K+Na.MgSO4.HCO3-Ca.Mg，渗透系数0.0314437.3535m/d，为富水性弱强含水层，浅部N7-11钻孔抽水试验单位涌水量1.6879 L/s.m，而相距仅220m的N7-10钻孔抽水试验单位涌水量仅0.002138 L/s.m，表现出十下灰富水的不均匀性，同时十下灰富水性随埋深增加而减弱。十下灰是16煤的直接顶板，是开采16煤层的直接充水含水层。6、本溪组十三灰十三灰是以灰灰褐色为主，质纯、坚硬。裂隙发育，被方解石脉充填。区内厚度变化较大，一般在0.604.45m之间，平均2.10m，个别地段存在沉积缺失现象，在N7-11、N7-12、 N6-1号孔附近较厚。矿井掘进中揭露过十三灰，厚度1.26m，基本不含水。7、奥陶系灰岩含水层奥灰是开采3、16、17煤层的间接充水含水层。矿井内共有44个钻孔揭露奥灰，最大揭露厚度155.03m（N6-1），有1个钻孔揭露了奥灰五段62.59m。据钻孔取芯资料，顶部岩芯破碎、裂隙发育，顶部之下局部裂隙发育但多为方解石充填。有13个钻孔漏水，漏水孔率29.5，充水空间发育。根据建井报告，单位涌水量为0.0060180.622L/s.m，水位标高为+31.5934.98m，矿化度为0.68180.7424g/L，水质类型为 SO4.HCO3-Ca.MgHCO3.SO4-K+Na.Ca.Mg，富水性弱中等；奥灰五段群孔抽水试验1次，水位标高32.25m，单位涌水量0.5708L/s.m，水质类型为SO4.HCO3-Ca.Mg，渗透系数为0.011436.304m/d，富水性中等。N6-1号孔揭露奥灰五段62.59m，为漏水钻孔，以其为主孔，N5-2和N5-3为观测孔观测奥灰六段的群孔抽水试验表明，奥灰六段和五段有一定的水力联系。主孔降深为18.98m时，距离分别为303.13m和749.88m的观测孔降深为0.22m（N5-2）和0.224m（N5-3）。据群孔抽水试验降落曲线和恢复曲线计算奥灰六段的渗透系数分别为6.03915.925m/d和2.597.26m/d，导水系数为323.33852.62m2/d和129.00376.53m2/d。奥灰至3煤层平均间距为215.1m，正常开采情况下距奥灰水较远，但由于大落差断层的切割，可能使对盘的奥灰与3煤对接或距3煤很近，造成突水危险，故在采区掘进和开采过程中，应加强对断层的钻探，根据钻探成果留足断层煤柱，实现安全开采。奥灰至17煤层正常间距为37.3167.49m，平均47.50m；奥灰至16煤层正常间距为43.8482.32m，平均58.78m；局部由于断层错动而使奥灰与下组煤之间间距缩小或对口接触，对矿井安全生产构成威胁。浅部（奥灰顶板标高为-306.77m）奥灰水位为34.98m，中部（奥灰顶板标高为-548.30m）奥灰水位为31.77m。开采水平-386m， 水压4.2098MP，根据煤矿防治水规定中计算突水系数公式T=P/M，隔水层厚度取平均值，突水系数为0.07160.0886MPa/m，奥灰为开采16、17煤层的底板间接充水含水层。本矿井共有四个隔水层（组），自上而下分别为第四系下组隔水层、上侏罗统隔水层组、石盒子隔水层组、17煤层与奥灰间的隔水层。1、第四系下组隔水层组厚64.5090.00m，以灰绿、灰白色粘土、钙质粘土为主，粘土局部含石膏晶体和石膏团块，一般夹12层砂层，累厚小于10m。砂层多含风化长石及白色粘土，以细砂为主，局部为中砂，砂层连续性差，多为透镜体状；粘土连续性好，其厚度占全段厚度的70100，且以纯粘土为主，单层厚度大。本组底部多以粘土为主，极小范围内为细砂或中砂。据第四系下组抽水试验资料，水位标高为+15.725.433m，单位涌水量为0.000040.0026361L/s.m，富水性极弱，水质类型为HCO3-Ca.K+Na.Mg。下组具有良好的隔水性能，使得大气降水、地表水和富水性强的第四系上组、中组水被本组所隔，不能向下补给，为煤系上覆地层重要隔水层组。这是本矿井重要水文地质特征之一。2、上侏罗统隔水层组上侏罗统地层仅分布在矿井南部，范围较小，上部主要由灰、深灰至灰绿色粉、细砂岩组成，夹泥岩和泥质条带；下部主要为一套紫灰色、暗紫色和砖红色中、细砂岩，夹粉砂岩和泥岩。据钻孔揭露资料，残厚9.10594.59m，共有22个钻孔揭露上侏罗统，未发现有漏水钻孔，充水空间不发育，可以视为煤系地层上覆隔水层组。上侏罗统底部多有紫红色砂砾岩。据唐口井田10-1孔流量测井资料，单位涌水量为0.00125L/s.m，富水性极弱。据检1和检2号孔抽水试验资料，水位标高为34.8636.00m，单位涌水量为0.0011060.00327L/s.m，富水性极弱，水质类型为SO4.HCO3-Mg .Ca，矿化度为0.98g/L，渗透系数为0.0040790.02093m/d。3、石盒子隔水层组本矿井上石盒子组厚0.00273.70m，主要由灰、灰绿色中、细砂岩和杂色泥岩与粉砂岩组成。矿井内有28个钻孔穿过，3个钻孔漏水，漏水孔率10.71；下石盒子组厚0.0085.00m，主要由黄绿、紫灰等杂色泥岩、粉砂岩及砂岩组成，有37个钻孔穿过，1个钻孔漏水，漏水孔率3.7。据检1和检2号孔抽水试验资料，水位标高为+31.0036.13m，单位涌水量为0.01000.02945L/s.m，富水性极弱，水质类型为HCO3.SO4-Na.Ca，矿化度为0.4870.747g/L，渗透系数为0.070400.1242m/d。石盒子组是局部含少量裂隙水的相对隔水层组，可以有效地阻隔上侏罗统底部砂砾岩水和第四系砂层水的下渗补给。4、17煤层与奥灰间的隔水层17煤层与奥灰间的隔水层正常间距为37.3167.49m，平均47.40m。由杂色粘土岩、铁铝质泥岩及石灰岩组成。石灰岩坚硬、致密，岩芯完整，抗张力强，泥岩、粘土岩隔水性能好，它们共同组成一个良好的压盖奥灰水底鼓的隔水层组。全矿井的涌水量为上组煤和下组煤矿井涌水量之和。即：开采突水系数小于0.1 MPa/m的区域时，本矿井正常涌水量为99.19+262.82=362.01m3/h，最大涌水量为248.3+315.38=563.68m3/h；开采突水系数大于0.1 MPa/m的区域，本矿井正常涌水量为99.19+792.82=892.01m3/h，最大涌水量为248.3+792.82=1041.12m3/h。按照煤矿防治水规定的分类依据，葛亭上组煤的矿井水文地质类型划分为中等型，下组煤的矿井水文地质类型划分为复杂型，整个矿井水文地质类型划分为复杂型。1.2.3 井田地质构造1、区域构造概况大地构造位置：济宁煤田位于华北板块（）鲁西块（）鲁西南潜隆起区（）菏泽-兖州隆起区（）济宁凹陷（）的东部。从东西向构造带来说，它位于昆仑秦岭纬向构造带的东延北支部分，并处于新华夏系第二沉积带的复合端。区域构造位置：济宁煤田的北部和南部分别为二个近东西向的地堑构造，北部为汶泗断层与郓城断层所控制的汶上宁阳地堑构造；南部为菏泽断层、凫山断层与单县断层所控制的成武鱼台地堑构造。它们呈东西向延展，横贯于济宁煤田的北部和南部。煤田的东部为滋阳背斜、兖州向斜、滕县背斜构成的北东向褶曲；西部为北北东向的巨野向斜。如图1.2所示。2、矿井构造概况矿井整体上由于受断层的切割，形态已不完整。煤层倾角西部较缓，一般为215；东部较陡，大多在15以上，局部地段大于25，其中褶曲发育少。矿井位于济宁煤田（东区）北部，现一共查明断层3条，分别为：（1）F25-1正断层位于矿井南部，N4-1与N4-4钻孔之间，北端尖灭，走向SN，倾向W，倾角74， 落差0155m，延展长度0.70km。属查明断层。（2）F3正断层位于矿井中西部，在N5-12、N6-3、N7-1、N10-1钻孔一线，区内延展长度4.50km，走向NENNE，倾向SESEE，倾角5070，落差60175m。N7-1钻孔以北500m范围内属查明，北部基本查明。（3）F4正断层位于矿井中部，N5-6、N10-2、N12-1钻孔一线延展长度4.50km，走向NNE，倾向SEE，倾角5067，落差0155m。南端尖灭，北端延出区外。N6-5、N7-2、N10-2钻孔穿过，N5-2、N8-6、N9-2钻孔及20条地震线控制。N8-6钻孔以北初步控制，南段为查明。3、岩浆活动全矿井共有101个钻孔，所施工中的钻孔中共有29个钻孔见岩浆岩，主要分布于矿井东北部，呈一岩床状，单层厚度0.40231.37m，平均107.80m。据江苏省煤田地质勘探研究所对N510、N78、N86、N89等钻孔岩浆岩段的镜下鉴定：属浅成相中性岩类，岩石类型为石英或辉石闪长玢岩。岩浆以岩床形式为主侵入本区，以层状、似层状、透镜状或树枝状形态存在于煤系地层和煤层中。岩浆主要以单层厚层为主，少数为多层薄层形式顺层侵入煤系地层以及3、16、17煤层。侵入煤层部位方式主要有沿煤层中间侵入，沿煤层顶板侵入，沿煤层中间、顶板同时侵入，沿煤层顶板、底板同时侵入，沿煤层底板侵入、吞蚀等6种。岩浆岩大部分位于煤层附近，岩浆岩在山西组地层中主要位于3煤层及其附近，大部分位于其上部；在太原组中主要位于16煤上面的十上灰顶。岩浆也有的侵入到非煤层层位。3、16、17煤层均不同程度受到岩浆岩的影响， 8线以北大面积的3煤层及F7以东16、17煤层局部被吞蚀。在岩浆岩侵入地区，煤的变质程度取决于岩浆岩体的厚度和煤层距岩浆岩体的距离以及岩浆岩体所处的位置。当岩浆顺煤层侵入，与煤层接触时，均出现三种情况：1.常使煤层厚度变薄，甚至将煤层及顶底板岩层全部吞蚀；2.使煤层分层增多，结构变得复杂；3.由于岩浆岩的接触变质、同化混染作用使煤的物理、化学性质发生变化，灰分增高，挥发分降低，有害成份增加，变质程度增高，距离岩体很近的煤层，多变为天然焦，由近至远依次为无烟煤、贫煤、焦煤、气肥煤、气煤。对同一层煤来说，岩浆岩体所处的位置不同对煤层影响程度也不同，当岩浆岩体处在该煤层上部时，对煤层影响程度较小，有时同一钻孔的同一样层不同样点既有天然焦、高变质煤，又有部分正常煤共存的特点(例如3煤层T032号孔)，说明岩浆岩携带的热量不足以使全层煤都变为天然焦。当岩浆岩体处在该煤层下部时，由于岩浆热液的烘烤作用，对煤质影响程度较大。总之，岩浆岩对煤层煤质的影响是复杂的，是各种因素综合作用的结果，因而表现也是各种各样的，一般说来，岩浆岩侵入煤层，使煤层稳定性降低，煤质变差，但对本矿井的煤炭储量和后期的采掘影响甚微。图1-2 区域构造示意图1.3 煤层特征1.3.1煤层在含煤地层中的分布及组合特征本矿井下二叠统山西组含煤5层，即1、2(2上、2下)、3上、3煤层。太原组含煤22层，即4、5、6、7、8上、8下、9、10上、10中、10下、11、12上、12中、12下、14、15上、15下、16、17、18上、18中、18下煤层。其中3、16、17煤层全区大部分可采，按煤层在含煤地层中的位置，可采煤层分成上、下两组。上组煤为3煤层，下组煤为16、17煤层。各煤层的厚度、结构、稳定性及间距变化情况见可采煤层控制情况一览表(表1-2)及可采煤层一览表(表1-3)。另外2、6、和15上煤层在区内有部分可采点，但分布面积较小，均不足其赋存面积的1/3，故作为不可采煤层，不参加资源储量估算。表1-2 可采煤层控制情况一览表煤层名称穿过钻孔个数可采点不可采点断缺断薄天然焦吞蚀点断层煤风化可采性指数参与评价点数可采不可采370418545160.8753167555116120.906117775431233110.8663表1-3 可采煤层特征一览表煤层名称煤 层夹 石全区厚度(m)最小最大平均(点数)结构稳定性煤厚变异系数（%）可采性指数间距(m)最小最大平均(点数)层数主要岩性30579.616.39(51)简单较稳定26.040.87110.70189.10156.84(23)0-2泥 岩粉砂岩160.003.141.20(61)简单较稳定28.860.900-2炭质细砂 岩粉砂岩6.5313.3210.29(56)170.001.510.99(60)简单稳定 较稳定14.160.860-1泥 岩炭质泥岩1.3.2 可采煤层本矿井含可采煤层共3层，现分述如下：1、3煤层为矿井主要可采煤层，位于山西组中下部，上距2煤层9.8340.60m，平均22.18m，下距太原组海相泥岩4.1722.06m，平均11.43m；下距16煤层110.70189.10m，平均156.84m；煤层厚度0.579.61m，平均6.39m；可采性指数0.87， 煤厚变异系数26.04%，属较稳定煤层。煤层中一般不含夹石，个别孔中见12层夹石，岩性为泥岩或粉砂岩，煤层结构简单。8线以北因受岩浆岩侵入，变成天然焦，变薄或吞蚀，天然焦可采面积1.46km2，平均1.53m。顶板主要为粉砂岩、泥岩，少数为中、细砂岩，底板主要为泥岩，粉砂岩，少数为粉、细砂岩互层。2、16煤层位于太原组下部，十下灰为其直接顶板，下距17煤层6.5313.32m，平均10.29m；煤层厚度0.003.14m，平均1.20m，可采性指数0.90，煤厚变异系数28.86%，属较稳定煤层。一般含一层夹石，少数含2层夹石，夹石岩性多为炭质砂岩，炭质粉砂岩，少数为泥岩，煤层结构简单。F7断层以东被岩浆岩侵入，变为天然焦或吞蚀，可采范围内平均厚度1.24m，可采面积约14.84km2。顶板主要为石灰岩，偶有泥岩、炭质泥岩伪顶，底板主要为泥岩，粉砂岩，少数为细砂岩。3、17煤层位于太原组下部，距太原组底界8.6318.20m，平均13.15m。煤层厚度0.001.51m，平均0.99m，可采性指数0.86，煤厚变异系数14.16%，属稳定较稳定煤层。部分含一层夹石，夹石多为泥岩、炭质泥岩，少数为粉砂岩，煤层结构简单，可采范围内平均厚度1.00m。顶板主要为石灰岩、泥岩、粉砂岩，底板主要为泥岩。1.3.3 煤的特征一、煤的物理性质和煤岩特征1、煤的物理性质本矿井各可采煤层均为黑色、黑褐、褐黑条痕色的软中等坚硬煤层。煤的硬度(坚固性系数)平均1.87，山西组煤层硬于太原组煤层，煤的最大硬度达2.40(3煤层)，天然焦硬度2.53，各煤层主要物性特征见表1-4。2、宏观煤岩特征3、16煤层宏观煤岩组分多以亮煤、暗煤为主，夹少量镜煤条带及丝炭；17煤层以亮煤为主，次为暗煤，夹少量镜煤、丝炭条带。山西组煤丝炭含量比太原组煤多，以线理状分布于煤层中。煤岩类型以半亮型煤为主，次为半暗型煤。中宽条带状结构。4、显微煤岩特征各煤层显微煤岩组分及镜煤反射率见表1-5。在有机显微煤岩组分中，凝胶化组分平均占69%，山西组煤层凝胶化组分含量低于太原组煤层；丝炭化组分则相反；稳定组分山西组煤层略高于太原组煤层，各煤层都不同程度地含有少量腐泥基质条带。无机组分以粘土矿物为主，粘土类山西组煤层高于太原组煤层，占总量的5185%，其次为碳酸盐、氧化物和硫化物。本矿井镜煤最大反射率变化在0.6153.775区间，各煤层变质程度属阶段的低高变质煤，但均以阶段的气煤、气肥煤为主。由于岩浆的侵入，使局部煤层煤由低变质阶段烟煤变质为中、高变质阶段的焦煤、贫煤、无烟煤，甚至天然焦。表1-4 各煤层主要物性特征表 项目煤层光泽硬 度真密度视密度断口裂隙3玻璃油脂1.812.402.01(9)1.421.661.47(17)1.301.531.38（23)阶梯状参差状较发育16玻璃沥青0.280.830.66(4)1.381.491.43(8)1.281.421.36（14)阶梯状参差状发 育17玻璃油脂0.480.860.67(2)1.371.541.44(8)1.261.431.34（16)阶梯状参差状发 育表1-5 各煤层显微煤岩组分及镜煤反射率表 煤层项目()31617镜 质 组50.472.475.4半镜质组12.92.23.1丝 质 组3.21.72.4半丝质组15.35.47.3稳 定 组8.27.04.4腐 泥 组0.170.080.53无机总量9.510.06.7粘 土 类8.15.83.4碳酸盐类0.91.00.6氧化物类0.10.80.9硫化物类0.43.41.8反射率R0max1.0840.7510.736二、煤的化学性质 1、煤的工业分析指标及其变化规律(见表1-6)（1）灰分： 各煤层原煤灰分平均值均属低中灰，3煤层变化于低中灰中灰之间；16、17煤层变化于低灰中灰之间，原煤灰分的变化范围7.1327.84%。3、16、17煤层均以低中灰为主，3煤层北部天然焦区为中灰、中高灰；16煤层在北部及西北部有中灰零星分布；17煤层东北部及N5-3、N6-1孔周围为中灰；16、17煤层有特低灰零星分布。-1.4密度级浮煤灰分3煤层为低灰，16、17煤层为特低灰，变化范围2.1414.90%，浮煤回收率变化在5077%之间。用洗选的方法脱除煤中矿物杂质，以降低灰分的效果较明显。（2）挥发分： 各煤层浮煤挥发分产率(Vdaf)平均值均大于35%，为高挥发分煤。山西组煤层的浮煤挥发分产率比太原组煤层相对低4.86%。太原组煤层煤化程度相对山西组煤层略高。（3）发热量： 山西组煤层原煤分析基弹筒发热量平均为27.71MJ/kg，变化于22.2629.64MJ/kg之间，太原组煤层平均值均大于28.18MJ/kg；恒容干基低位发热量为22.4630.76MJ/kg，各煤层均属中高热值特高热值煤，发热量高低与灰分值呈反比关系。（4）硫分： 3煤层原煤硫分均小于1.0，为特低低硫煤，且以硫化物硫为主，次为有机硫。西北部硫分偏低，为特低硫，东南部、南部大面积为低硫。16、17煤层硫分变化于中高硫高硫之间，平均为高硫煤。太原组煤层原煤硫分以硫化物硫为主，次为有机硫；而浮煤硫分则以有机硫为主，次为硫化物硫。本区太原组煤层有机硫含量相对较高，由于有机硫的增大，给煤的洗选带来较大困难。硫化物硫在洗选过程中有较好的脱硫效果。各煤层的全硫、硫化物硫，有机硫脱硫系数（见表1-7）。表1-6 稳定煤层主要煤质指标一览表 煤 层项目31617水分Mad(%)原煤1.133.272.43(26)0.743.201.92(24)1.283.922.05(22)浮煤0.723.202.35(26)0.823.121.93(23)1.263.132.05(22)灰分Ad(%)原煤12.0320.2614.02(24)9.8327.8417.17(24)7.1327.8314.92(22)浮煤5.6614.907.01(26)2.647.834.91(23)2.146.443.45(22)挥发分Vdaf(%)原煤8.5539.5134.03(26)9.3945.4839.75(24)9.7147.5441.18(22)浮煤6.5040.6035.76(26)8.4445.9140.11(24)6.4747.1141.17(22)全硫St，d(%)原煤0.190.820.56(26)2.237.324.77(24)2.455.864.13(21)浮煤0.320.580.45(23)1.752.64