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毕业设计（论文）任务书姓名: 刘平刚 专业： 机电一体化 设计（论文）起止日期： 2009 年8 月 1 日 至 2009 年 10 月 31 日设计（论文）题目： 显德中一矿新井设计 内容及要求： 矿井初步设计，计算矿井储量；确定矿井生产能力和服务年限；确定矿井开拓开采方案；设计采煤方法和回采工艺；主要内容包括： 1. 综采工作面配套设备选型设计，并绘出综采面配套设备关系图； 2. 井下煤流运输系统各运输点的设备选型设计，并绘出井下运输系统图； 3. 矿井提升设备选型设计，并绘出机房设备布置示意图； 4.矿井排水、通风、压气等系统的选型设计，并绘出排水系统图； 5.采区供电设计，并绘出采区供电系统图。 指导教师： 系 主 任：学院院长：2009年 8月 1日毕业设计（论文）评语学生姓名：刘平刚 专业班级：05秋季机电一体化1、指导教师评语： 指导教师（签字）： 年 月 日2、评阅教师评语： 评阅教师（签字）： 年 月 日3、答辩组评语： 答辩组组长（签字） 年 月 日前 言本次毕业设计，我所做的是显德中一矿井的设计。在毕业设计之前，我们在显德中一矿井进行为期3个月的毕业实习，在此期间我们搜集了毕业设计所需的资料，同时在生产一线积累了实际生产的经验。在实习过程中我们更加深刻了对我们以后的工作的了解。更重要的是学到了重要的设计思想和很多现场工作经验，为毕业设计及以后的工作打下了良好的基础。本次毕业设计既是本人在同学和老师们的帮助下所做的一篇论文，又是我专业学习的总结。矿井初步设计包括以下几个部分：1) 矿井内水文、地质、村庄、交通等基本情况概述。2) 矿井井田范围内煤的地质储量、工业储量及可采储量，矿井生产能力及服务年限。3) 矿井井田的总体开拓设计。井筒位置及形式选择、水平划分、延伸方案确定、采区划分、井底车场的确定及线路计算、硐室布置等内容。矿井采区的布置、工作面布置、生产运输机械选型、生产程序安排、采区车场的设计及生产工作面回采工艺的确定。4) 矿井生产系统。包括提升、运输、通风、排水等系统的确定和设备选型及相关硐室的布置。本设计时间为2009年8月1日2009年10月31日,为期三个月。时间较充足，由于本人水平有限，缺乏实际工作的经验，所以在设计中难免有不足和欠缺之处，希望各位老师和同学给予批评指正，本人不胜感激。关键词：地质、排水、通风、运输、安全目 录前 言I1 矿区概述及井田特征11.1 矿区概述11.1.1 矿区地理位置及交通条件11.1.2 矿区地形、地势及河流11.1.3 矿区气象11.1.4 矿区地震震级及裂度11.1.5 村镇的分布情况31.1.6 水源及电源31.2 井田地质特征31.2.1 煤系地层31.2.2 区域构造状况51.2.3 井田地质状况51.3 矿区水文地质特征61.3.1 地表水概况61.3.2 边界条件61.3.3 含水层特征61.3.4 断裂带水文地质特征81.3.5 岩溶陷落柱水文地质特征91.4 煤层特征91.4.1 煤层稳定性评价91.4.2 煤质111.4.3 瓦斯121.4.4 煤尘爆炸性及煤的自燃122 井田境界和储量142.1 井田境界142.2 矿井工业储量142.3 矿井可采储量143 矿井生产能力、服务年限及工作制度163.1 矿井生产能力及服务年限163.1.1 确定依据163.1.2 矿井设计生产能力及服务年限163.2 矿井工作制度174 井田开拓184.1 概述184.2 井筒位置的确定184.2.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标184.2.2 方案提出与经济技术比较194.2.3 井筒断面图如下244.3 开采水平的设计264.4 采区划分264.5 井底车场274.5.1 确定井底车场的形式274.5.2 车场内各种存车线长度计算274.5.3井底车场的调车方式294.5.4 马头门线路布置294.5.5 井底车场各硐室布置304.6 开拓系统的综述315 采煤方法和采区巷道布置325.1 煤层的地质特征325.1.1 煤层特征及围岩特征325.1.2 煤层地质构造325.1.3 水文地质条件325.1.4 煤层瓦斯及自燃状况325.2 采煤方法和回采工艺325.2.1 采煤方法的选择325.2.2 回采工艺335.3 采区巷道和生产系统445.3.1 采区概况445.3.2 采区生产能力445.3.3 采区上山布置465.3.4 采区生产系统475.4 采区车场设计及峒室475.4.1 采区上部车场设计475.4.2 采区中部车场设计475.4.3 采区下部车场设计485.4.4 采区主要峒室的布置505.5 采区采掘计划535.5.1 采区掘进方法和作业方式535.5.2 采区巷道的断面和支护形式545.5.3 采区工作面配备545.5.4 工作面推进度、年产量546 矿井运输与提升566.1 概述566.2 采区运输设备的选择566.3 主要巷道运输设备的选择576.4 提升586.4.1 主井提升设备选择586.4.2 副井提升设备选择627 矿井通风与安全647.1 矿井通风方式与通风系统的选择647.1 矿井通风方式与通风系统的选择647.1.1 矿井通风设计的依据647.1.2 矿井通风方式的选择647.1.3 矿井通风方法的选择657.2 采区及全矿所需风量657.2.1 配风的原则和方法657.2.2 风量计算的有关规定657.2.3 全矿所需风量计算667.3 矿井通风阻力计算677.4 扇风机选型687.4.1 矿井主要通风设备及装置要求707.5 防止特殊灾害的安全措施717.5.1 瓦斯717.5.2 粉尘727.5.3 火灾预防737.5.4 水灾预防737.5.5 顶板管理747.5.6 防突管理748 矿井排水758.1 概述758.1.1 概况758.1.2 排水系统758.2 排水设备选型758.2.1 初选水泵758.2.2 管路的确定768.2.3 管道特性曲线及工况的确定778.2.4 检验计算808.3 水仓及水泵房808.3.1 水仓808.3.2 水泵房808.4 技术经济指标819 技术经济指标8310 经济技术综述8510.1 矿井设计采用的新技术和新方法8510.1.1 采用大采高的意义8510.1.2 影响大采高发展的主要因素及特点8610.2 矿井设计采用的新设备87感谢88参考文献89v毕业设计（论文）1 矿区概述及井田特征1.1 矿区概述1.1.1 矿区地理位置及交通条件显德中一矿矿位于位于西山煤田的东北部，太原市万柏林区西铭乡境内，距太原市中心“五一”广场20km。地理坐标：东经1121411231北纬37383756。井田地面覆盖王封乡、化客头街办及古交市河南的一部分。井田北部为随老母、磺厂赛庄断层，南与杜儿平矿井田相邻，西与古交市石千峰煤矿、东曲煤矿相邻，东部为北头沟煤层露头线和小窖采空区。矿井井田东西宽约4km，南北长约5km，面积约20km2。交通方面，有铁路专用线直达矿区，村之间以简易公路为主，终日班车往返，交通十分便利。经太古公路，东可至太原市区，西可抵古交市。太铁玉门沟编组站至本矿区有铁路专用线相联接，把煤炭运往全国各地。交通极为方便（如图1-1）。1.1.2 矿区地形、地势及河流矿区内地势多为沟谷山梁，地形切割甚剧，大部分被森林及植被覆盖。井田内地表水系不发育，矿区内主要河流有卧龙沟、磺厂沟、冀家沟，随老母沟和娄烦滩沟，均为季节性河流，雨季时出现水流，旱季断流。1.1.3 矿区气象矿区属温带大陆性气候，四季分明，气候干燥，冬春多风，日夜温差差较大，雨量多集中在7、8、9三个月，据山西省气象局1951年至1980年资料记载，气温年平均9.5C，最低1月份平均-6.6C，最高7月份平均23.5C，月最低气温降至0C，时间为9月。回升0C以上时间为3月。年平均无霜期170.7天，初霜期10月上旬，终霜期为4月下旬。据19511987年资料统计，年平均降水量为423.5mm，最高为1969年的749.1 mm，最低为1972年的216.1 mm，1969年7月27日最大一次降雨量为183.5mm，每年7、8、9三个月占全年降雨量60%左右。年平均风速为2.5m/s，4月份平均最大风速3.3m/s，7、8、9月份平均最小风速21.8m/s，1966年大风日数54天，风向北西向。最大冻土深度在1959年2月67日为77cm。蒸年平均发量为1798.3mm，最高为1955年的2080.0mm，最低在1964年为1427.5mm。1.1.4 矿区地震震级及裂度山西是一个地震多发的省份，也是全国地震重点监视防御区。历史上曾多次发生破坏性地震，如1303发生在洪洞赵城的8级地震，震中烈度达到度，除此以外山西还多次遭受强震的波山西是一个地震多发的省份，也是全国地震重点监视防御区。图1-1 显德中一矿交通位置图历史上曾多次发生破坏性地震，如1303发生在洪洞赵城的8级地震，震中烈度达到度，除此以外山西还多次遭受强震的波及，并造成不同程度的破坏，如1556年陕西华县的8级大震，山西永济地震烈度高达度，太原的地震烈度也达到了度。2008年5月12日，四川省汶川县发生8级地震(北纬31.0度，东经103.4度)，影响太原市的烈度为4至6度，居民有明显震感。本矿区位于太原断陷盆地西面山区，根据太原市城建委意见，本矿区地震烈度为67级。1.1.5 村镇的分布情况区内村庄共有18个，大部分散在矿区东北、西北部，隶属太原市北郊区及古交区，村庄大小不一，人口最多的为北头，化客头，王封等，其中，北头村最大，人口近千人，一般的都是几十户人家，一、二百人，最少的如岩南山，仅七、八户人家，20多人。1.1.6 水源及电源矿井生活用水水源取自处理后的浅层地表水；工业用水取自处理后的井下排水。我矿建有两座35KV变电站，各装有8000KVA主变2台。即玉门35KV变电站、磺厂35KV变电站，均由杜儿坪110KV变电站使用双回路供电，即杜玉35KV一回路，杜玉35KV二回路，玉磺35KV一回路，玉磺35KV二回路，还有杜儿坪中部风井35KV开闭所供我矿磺厂变电站一趟35KV电源作为备用电源，即中磺35KV线路。1.2 井田地质特征1.2.1 煤系地层显德中一矿井田地表全为新生界地层所覆盖，现将钻探及井巷揭露地层由老到新叙述如下：(1) 奥陶系（）区域划分为三组八段，即下马家沟组3、2、1段，上马家沟组3、2、1段，峰峰组2、1段，与下伏地层呈不整合接触。中统下马家沟组（）：由角砾状灰岩及蜂窝状泥质、白云质灰岩组成，按岩性分为三段，上部（第3段）厚度110m，以厚层花斑灰岩为主，夹角砾状灰岩和白云质灰岩。下部（第1、2段）厚度50m，以角砾状泥灰岩和角砾状白云质灰岩为主，夹少量燧石条带，厚度大于144m。中统上马家沟组（）：黄、浅红色白云质角砾状灰岩、蜂窝状灰岩、灰色致密块状灰岩及泥质灰岩组成。按岩性分为三段，总厚度平均246m，上部和中部（第3，2段），厚度199m，岩性以灰色、深灰色厚层状质纯灰岩和花斑状灰岩为主，夹白云质灰岩，含燧石条带和结核。下部（第1段）厚44m，以厚层白云质灰岩为主，夹薄层角砾状灰岩和石膏层。中统峰峰组（）：由厚层状致密灰岩、结晶灰岩、角砾状灰岩、白云质灰岩组成。按岩性特征分为三段，总平均厚度167m ，上部（第2段），厚度约100m。岩性以深灰色质纯厚层状结晶灰岩和花斑状灰岩为主，夹白云质灰岩，和薄层泥质灰岩，偶见燧石结核，岩溶裂隙较发育。下部（第1段）厚度55m，岩性以白云质灰岩、白云质角砾状灰岩和泥质灰岩为主。 (2) 石炭系（C）中石炭统本溪组（）：主要由深灰色泥岩、粉砂岩及灰岩组成，夹不稳定薄煤一层，平均厚度17.56m。本组与奥陶系地层呈假整合接触。上石炭统太原组（）：由深灰色、灰色粉砂岩、灰至灰白色中细砂岩、46层灰岩和69层煤组成。平均厚度135.5m。与本溪组呈整合接触关系。表1-1 井田地层层序表界系统组厚 度（m）新生界第四系7280古生界二叠系上统石千峰组(P2sh)140.72（不全）200上石盒子组(P2s)307.2下统下石盒子组(P1x)41.1山西组(P1s)83.8石炭系上统太原组(C3t)135.5中统本溪组(C2b)17.56奥陶系中统峰峰组(O2f)167上马家沟组（O2s）246下马家沟组(O2x)144(2) 二叠系（P）分为下统山西组和下统石盒子组和上统上石盒子组，与下伏地层呈整合接触。下二叠统山西组（）：由灰色、深灰色、黑灰色中细粒砂岩、粉砂岩和煤层组成。中下部含煤24层，平均83.8m。下二叠统下石盒子组（）：以灰色、灰绿色、紫斑色粉砂岩和含铝土质的砂质泥岩为主，中部和下部夹有23层中细粒砂岩。平均41.1m。上二叠统上石盒子组（）：以灰绿色、紫斑色粉砂岩及砂质泥岩为主，夹有数层中细粒含砾砂岩和铝土质泥岩。平均厚度307.4m。 (4) 第四系（Q）下部为冰碛红色泥砾、冰水沉积的杂色粘土、细砂、亚粘土及砂砾石等，一般厚40m；中部为冰碛粘土砾石层、透镜状砂层及红色亚粘土组成，一般厚30m；上部为多种成因的黄土，具垂直节理和大孔隙，一般厚210m。1.2.2 区域构造状况矿区位于西山煤田的东北隅，受新华夏泰山式断裂影响，北部受随老母-王封断裂的制约，东部受山前大断裂，西部受西山向斜中段东部突出位的影响，矿区内构造较为复杂，地层走向大致东-西，倾向北-南，倾角4 -12，一般为 6左右。1.2.3 井田地质状况矿区东北部小卧龙赛庄向斜，玉门沟背斜冀家沟背斜和石千峰向斜等为矿区主体构造，在此背景上发育着次一级一系列北东和北西向的短轴缓状复式褶曲，褶曲两翼宽缓地面难以观察，褶曲轴向多呈弧形或S形，并伴生较多落差大小不等的高角度正断层，矿区浅部尤为明显，致使区内地层走向在局部范围内变化较大，这在煤层底板等高线图上反映甚是明显。断层：矿区内主要断层走向为北东北北东向，断层多为中小型断层，大断层极少，根据已回采资料，西一、西四盘区共揭露大小断层25条，均为正断层，落差由0.520米，断层延伸长度900米，倾向北西，倾角6570。区作为矿区内主要大断层为随老母、磺厂、赛庄断层和玉门沟断层。且分布于矿区边缘，的自然边界。褶曲：由于受西部西山向斜影响，井田内发生次一级的褶曲形成井田内部的基本构造形态。本区基本为一宽幅向斜构造，并发育一些短轴背向歇构造，其中较大褶曲为西四向斜，轴向北西，倾向南东和南西，与精查报告基本相符，但对小型构造则难以控制。区内短轴背斜4个，短轴向斜3个，轴向为北东和北西向，褶曲幅度一般小于5米，波及范围对开采影响不大。褶曲两翼地层倾角平缓，一般为69。陷落柱：陷落柱在矿区特别发育，给生产带来极大困难，不仅减少了可采储量，而且影响了煤质，同时对采掘工作面合理布置、矿井安全生产和其它经济技术指标都产生了直接影响。陷落柱在矿区特别发育，陷落柱广泛分布和出露给生产带来极大困难，不仅减少了可采储量，影响了煤质，而且对采掘工作面合理而置，矿井安全生产和其它技术经济指标都有直接影响。陷落柱多分部于褶曲翼部断层带的附近，矿区东北部，东部和东南较多，进入矿区西部，逐渐减少，由于受植被及黄土覆盖区影响难以发现和认别。据矿区现生产范围内井下调查已揭露的陷落柱为428,仅1146盘区发现陷落住165个。其坏面积占已采面积的1.93%左右。最大者3040m，一般为2040m，多以椭圆为主。本区位于吕梁山东侧，汾河之区外西北边缘流过，区内沟谷纵横，切割甚剧。矿区由东部到西部逐次出露奥陶系中统，本系组和太原组，二迭系山西组、下石盒子组、上石盒子组和石千峰组，部分被第三系、第四系黄土覆盖。1.3 矿区水文地质特征1.3.1 地表水概况矿区内主要河流有卧龙沟、磺厂沟、冀家沟，随老母沟和娄烦滩沟，均为季节性河流。地形水以奥陶系石灰岩裂隙水、溶洞水为主，由于埋藏较深，对生产影响不大，矿井涌水的主要来源为煤层上部的含水层，主要是太原组的灰岩含水层和二迭系的砂岩含水层。矿井涌水量为6m3/h。1.3.2 边界条件显德中一矿井田为新生界地层全覆盖型井田，地层基本形态受NNE向的显德中一矿向斜控制。井田北部、西北部和东部北段为煤层隐伏露头区，以外为奥陶系灰岩隐伏露头。1998年进行奥灰放水试验时，形成以中观孔为中心的NNE向椭圆形降落漏斗，由此分析：F1断层没有完全阻隔两盘含水段之间的水力联系，应为弱透水边界；西侧为奥灰含水层露头，雨季接受大气降水补给，平时接受地表水系的渗漏补给，为流量边界；南侧、北侧为自然进水边界，由于生产矿井较多，人为影响程度较大。1.3.3 含水层特征根据岩性、结构、富水特征及其对开采煤层的影响程度，参考区域含水岩组情况，矿区含水层（组）划分如下：(1)新生界松散类孔隙潜水含水组全新统砂砾石含水组呈条带状分布于中关、栾卸小溪等沟谷之内，主要为冲洪积相卵砾石层。厚013.00m，平均4.00m。渗透系数13.0m/d，钻孔单位涌水量0.662L/sm，水位标高198.2m，为HCO3-Ca型水，富水程度中等。中更新统砂砾石含水层全区大面积分布，主要由粒径180cm冰碛砾石组成，厚8.0081.64m，一般30m。渗透系数0.692m/d，钻孔单位涌水量0.125L/sm，水位标高280.04m，为HCO3-Ca型水。富水程度中等。下更新统砂层含水层出露于显德中一矿、新村、柳泉、上关一带。厚10.0080.14m。渗透系数4.055.72 m/d，钻孔单位涌水量0.09380.609 L/sm，水位标高230.89242.77m。富水性中等，但极不均一。井田内小煤窑井筒多见此层，且含水。以上各含水层动态受季节影响明显，在17勘探线以北该组富水性较强，工作面回采时应多加注意。(2)二叠系砂岩裂隙承压含水组下石盒子组砂岩含水层厚0.5042.79m，一般14.37m。矿井揭露时最大涌水量为60 m3/h，后逐渐减小至少量淋水，钻孔单位涌水量0.004330.0231 L/sm，一般0.0137L/sm，其渗透系数为0.02620.311m/d，一般0.0974m/d，水位标高+198.75+216.87m，一般+213.58m。水化学类型为HCO3Cl-Na水，矿化度0.309g/L。井田东、北部富水性稍强。但总体呈弱富水性。山西组砂岩含水层厚023.29m，平均9.95m，不稳定。井下在一轨道三中、二中材料上山揭露该含水层时，最大涌水量40 m3/h；在三采区石门揭露该含水层时，涌水量为23 m3/h，一月后基本疏干。据钻孔抽水试验，单位涌水量0.0178 L/sm，渗透系数0.14m/d，水位标高+171.74+269.62m，一般+215.66m，水化学类型为HCO3Cl-NaCa型和HCO3SO4-CaMg型水，矿化度0.427m/d。主要富水区集中于16线以北，属弱富水含水层。为开采1、2号煤时的主要直接充水水源。(3)石炭系灰岩岩溶、裂隙承压含水组野青灰岩含水层厚0.73.76m，平均2.31m。钻孔抽水试验单位涌水量0.0005750.120 L/sm，平均0.0603 L/sm，渗透系数5.010.0154m/d，一般0.729m/d。为HCO3Cl-Ca型水。17勘探线附近、井田的北及西北部富水性稍强。总体富水程度中等偏弱。伏青灰岩含水层厚0.393.40m，平均1.86m。钻孔抽水试验，单位涌水量为0.00274L/sm，渗透系数为0.0166m/d。富水区主要集中于17线附近及北、西北翼的浅部。富水性弱偏中等，为HCO3-NaCa型水。大青灰岩含水层厚1.539.71m，平均4.67m。钻孔抽水试验，单位涌水量0.003570.123L/sm，平均0.0456L/sm，渗透系数0.00242.91m/d，平均1.04m/d。井下涌水点最大水量60 m3/h，一般小于 30 m3/h；8号水源井涌水量49.860m3/h。富水区主要集中于17线附近及北、西北翼的浅部，富水性中等。水化学类型为HCO3-Na和HCO3-NaCa型，矿化度0.6461.064g/L，具H2S气味。本溪灰岩含水层厚度08.00m，平均4.13m，单位涌水量0.106L/sm，渗透系数3.38m/d，水位标高+215.34+265.16m，一般+247.59m（1975年）。总体富水性中等，7勘探线以北地区富水性稍强。(4)奥陶系灰岩岩溶、裂隙承压含水组本区奥陶系灰岩含水层富水性极不均一，具有明显的分带性，在垂向上按岩性、结构及富水性可分为三组八段，见图1-8。其中二、四、五、七段为含水段，七段富水程度最强；一、三、六、八段，可视为隔水层。富水部位主要集中在-250m以浅的上马家沟灰岩二、三段和下马家沟灰岩二段。由平面分布情况来看，井田内统计的漏水钻孔多分布在西部，并且涌水量大于100 m3/h以上的钻孔包括水7、放2、水9、放3、放1、奥观13等，均集中在井田的西部，应为强富水区。由于受显德中一矿向斜与栾卸向斜影响，两向斜轴部附近的含水层深埋，使水循环变缓，勘探期间的涌、漏水点分布少，应属富水性相对较弱区。第三组（峰峰组）灰岩含水层层厚89.00168.00m，裂隙发育。钻孔单位涌水量0.05880.392L/sm，渗透系数0.055331.64m/d，一般6.76m/d。地面1号、4号水井及井下3号、5号、7号、9号水井均取水于该层。九十年代地面1号、风井1号、7号水源井水位标高+109+130m，一般+110m左右。富水性强，目前水位+65m。第二段（上马家沟组）灰岩含水层厚202320m。钻孔单位涌水量0.02140.139L/sm；出水量在250 m3/h左右。该层的第二、第三段（O22-2、O22-3）裂隙、溶隙、小溶洞较发育，富水性相对较强。第三段（下马家沟组）灰岩含水层厚度约75120m，岩溶裂隙发育，面裂隙率36%。钻孔单位涌水量0.33.0 L/sm，富水程度强。水化学类型为HCO3-Ca型，矿化度0.250. 28g/L。井下9#煤供水孔最大涌水量120.036 m3/h；放水孔最大放水量224.00m3/h（放2）；钻孔抽（注）水试验，单位涌水量0.0027710.090L/sm，一般大于0.6L/sm，渗透系数0.05316.05m/d。，(5)燕山期闪长玢岩风化裂隙承压含水层该组/层出露于沙河南部紫牛湾小溪西南；侵入中奥陶统灰岩和煤系地层。厚056.9m，平均26.88m。节理裂隙较发育，强风化带深度一般为1020m。据钻孔抽水试验单位涌水量0.0605L/sm，渗透系数0.29m/d，影响半径71m，水位标高176.99 m（1975年1708孔）；井田南部富水程度稍强。水化学类型为HCO3-NaCaMg型，矿化度0.818g/L。在局部构造破碎带内可形成钻孔涌水量达100.2 m3/h的强富水区，但总体呈弱富水性。正常情况下该含水层组对矿井充水威胁不大。1.3.4 断裂带水文地质特征井田内的断裂构造多表现为高角度正断层。除栾卸附近有NW向断裂外，大多呈NE或NNE向，即基本与显德中一矿向斜轴平行。在南部郭二庄煤矿二坑在21大巷（+80m水平）穿越此F1断层时，未见突水，但早在1956年2月23日该矿一坑在该断层附近开采时发生了突水。显示了该断层富水性极不均一。F10断层位于井田西南东下河村的西侧，井田内长度1450m。据1708号钻孔对该断层带进行的抽水试验，渗透系数0.311m/d，单位涌水量0.0231L/sm，富水程度较弱。生产揭露的中小断层大小693条，性质均为正断层，其中有水或导水断层仅数条。1#、2#煤层生产中揭露的中小断层具有在2#煤层以下、4#煤层以上落差变小或尖灭之特征，有水断层表现为以静储量为主，一般初始水量仅56m3/h左右，且短时间内即可被疏干，一般不需特别处理。深部富水断层部分表现为静储量为主，部分与灰岩含水层联通性较好，2004年2月20日，九煤一采运输上山巷道掘进时，遇一落差5m断层，初始水量20m3/h，数日后水量渐增大至30 m3/h，当该巷向前揭露大青灰岩后，原出水点水量明显减小。因下部煤层距强含水层较近，加上断层影响，在高水压作用下，岩溶水极有可能沿断裂带溃入矿井，特别是落差大于20m的断层，如F2、F4、F5等，造成的强含水层与中等含水层或强含水层与可采煤层对接，导致矿井水文地质条件复杂化。1.3.5 岩溶陷落柱水文地质特征到目前为止，矿区内共发现大小陷落柱4个。其中九采区回风巷揭露X2陷落柱时最大涌水量达200m3/h，表明已揭露的陷落柱中既有导水的也有不导水的，生产中应加强探测和研究工作。表1-2 陷落柱统计表项目煤层数目面积（ m2）占全矿陷落柱（%）个/Km2陷落柱面积回采面积（km）-22477.60.83#785691.613.573#722511.611.128#23437431853.9336.45.7现采水平42858227798.6214.31.931018水平645441.38总计4345868211001.4 煤层特征1.4.1 煤层稳定性评价显德中一矿矿主要可采煤层为9#煤层，1#、2#、4#、6#、7#、8#、10#为大部分或局部可采煤层，2下#煤层是2#煤层的分叉煤层，仅小块可采，3#煤层仅个别达到可采厚度。现从上到下分述如下：(1) 1#煤层：1#煤层位于山西组中部，为井田最上一层主要可采煤层。下距2#煤层3.0929.80m，平均19.71m。1#煤层最厚0.262.83m，平均2.56m，煤层厚度多集中在1.21.8m之间。煤层一般含矸12层，夹矸平均厚0.15m，煤层平均厚：上分层0.78m，下分层0.58m。1#煤层厚度变异系数（）分别为31.3%、22.9%、35.7%，可采指数（Km）分别为0.94、1.00、0.94，应属较稳定煤层。 (2) 2#煤层：2#煤层是井田内主要可采煤层之一，位于山西组底部，1#煤层之下3.5030.50m，平均17.90m。2#煤厚度17.29m，平均3.89m。煤层厚度多集中在1.02.7m之间。煤矿已采区煤层结构较复杂，距煤层底板0.20.3m处有一层0.2m左右的炭质泥岩夹矸，煤层中、下部有一层夹矸，厚00.60m，其厚度和层位均不稳定。用煤层厚度变异系数、可采指数评价均属不稳定煤层。 (3) 3#煤层：3#煤层位于太原组顶部，一座灰岩之下1.1720.34m，平均7.17m处。下距野青灰岩3.2712.14m，平均6.54m。3#煤层真厚度02.04m，平均0.56m。煤层厚度多集中在0.50.7m之间。区内仅个别点煤厚达到可采厚度，且零星分布，不能成片，绝大部分地区煤层不可采。3#煤层用煤层厚度变异系数、可采指数评价，属极不稳定煤层。(4) 4#煤层：4#煤层位于太原组上部，野青灰岩之下02.16m，平均1.30m处，上距3#煤层5.0415.03m，平均10.26m，下距6#煤层平均29.84m。煤层真厚01.97m，平均0.74m。煤层厚度多集中在0.51.1m之间。煤层结构简单，一般不含夹矸。用煤层厚度变异系数、可采指数评价均，属极不稳定煤层。 (5) 6#煤层：6#煤层位于太原组中部，上距4#煤层19.6243.67m，平均29.84m。下距伏青灰岩021.30m，平均13.59m。6#煤层厚度02.84m，平均0.81m。煤层结构较复杂，含矸12层 ，单层夹矸厚0.30m左右。煤层厚度多集中在0.91.6m之间，煤厚变化较大，常有尖灭和相变为炭质泥岩的地方。用煤层厚度变异系数、可采指数评价均，属极不稳定煤层。(6) 7#煤层：7#煤层位于太原组中部，伏青灰岩之下2.359.85m处，上距6#煤层平均21.90m，下距中青灰岩1.1414.77m，平均7.51m。7#煤层厚度01.96m，平均0.83m。煤层厚度多集中在0.40.9m之间，煤层结构简单，一般不含夹矸。井田北部、西部煤厚变化较大，大部分地区可采，且煤厚变化不大。井田东部及南部煤层较薄，不可采面积较大。用煤层厚度变异系数、可采指数评价均，属极不稳定煤层。(7) 8#煤层：8#煤层位于太原组下部，大青灰岩之下02.17m，平均0.10m处，上距7#煤层17.5431.36m，平均24.85m，下距9#煤层平均12.43m。8#煤层真厚02.61m，平均0.82m。含矸03层，一般含一层夹矸，夹矸厚0.20.3m左右。煤层厚度多集中在0.71.3m之间，8#煤层煤厚变化较大，主要在井田中、西部地区出现一些南北向狭长可采条带，其余有一些局部可采处。西南部有火成岩侵入，且局部有吞蚀煤层现象。可采煤厚02.12m，平均0.65m，用煤层厚度变异系数、可采指数评价均，属极不稳定煤层。(8) 9#煤层： 9#煤层位于太原组底部，为本井田主要可采煤层之一。上距8#煤层1.2242.58m，平均12.43m，下距本溪灰岩7.3123.50m，平均15.93m。9#煤层真厚0.4514.71m，平均6.25m，全区可采。煤层厚度多集中在5.66.4m之间。煤厚变化值也大。且北部大于南部，西部大于东部。东南部煤层受火成岩和断层影响，煤厚多在3.0m以下。9#煤层结构复杂，含矸07层，煤层愈厚，夹矸层数愈多，夹矸总厚度在12勘探线以北大于0.5m， 12勘探线以南，夹矸总厚多小于0.5m，用煤层厚度变异系数、可采指数评价均，属较稳定煤层。(9) 10#煤层：10#煤层位于本溪组顶部的灰岩之下或夹于其中，上距9#煤层10.5831.05m，平均18.48m，下距奥陶纪灰岩顶面1.3222.92m，平均15.42m。10#煤层真厚度01.94m，平均0.88m，煤层厚度多集中在0.51.3m之间，煤层结构简单，煤层沉积不稳定，有尖灭或变为炭质泥岩现象。用煤层厚度变异系数、可采指数评价均，属不稳定煤层。显德中一矿矿各煤层厚度、可采性、层间距及稳定性评价结果详见表1-3。表1-3 各煤层厚度稳定性评价结果表煤层统计点数煤层厚度（m）可采性指数Km变异系数稳定性备注最小最大平均1#870.262.831.460.9431.3较稳定全区1#340.802.831.561.0022.9稳定已采区1#530.262.601.370.9435.7较稳定未采区1#76402.501.670.9727.2较稳定已采区生产点2#8107.291.690.6786.6不稳定全区2#251.117.292.911.0056.5较稳定已采区2#5603.781.140.5283.6不稳定未采区2#5160.108.002.760.9245.8不稳定已采区生产点3#7702.040.560.0146.5极不稳定全区4#8601.970.740.3746.1极不稳定全区6#8902.840.810.5183.6极不稳定全区7#9201.960.830.3444.5极不稳定全区8#8902.610.820.5356.3极不稳定全区9#930.4514.713.350.9647.83较稳定全区10#8801.940.880.5259.5极不稳定全区1.4.2 煤质显德中一矿矿主要可采煤层为山西组1#、2#煤和太原组9#煤，局部可采煤层为太原组4#、6#、7#、8#煤和本溪组10#煤。(1)煤的物理性质及煤岩特征：各煤层均为高变质煤，为黑色灰黑色，受构造破坏，裂隙十分发育，煤体结构多为碎裂结构和碎粒结构，硬度较小，机械强度低。燃烧时难燃、无烟，无火焰或火焰短，不熔不膨胀。视相对密度无岩浆岩区1.401.50，岩浆岩区1.60。煤岩成分由镜煤，亮煤、暗煤和丝炭组成。太原组各煤层以半亮型为主，山西组1#、2#煤层则以半亮型和半暗型为主，含有较少量的暗淡型煤。煤类的确定及煤类分布： 1、2、9各主要可采煤层煤布着贫煤和无烟煤两大类，各煤层煤类以三号无烟煤为主，局部为贫煤。1#煤层以第10勘探线为界，2#煤层以第10勘探线以北150m为界，3#煤层以第7勘探线为界，北部为贫煤，南部为无烟煤。4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#煤层全属无烟煤。(2) 煤的化学性质及有害元素：6#、7#、8#、9#煤的水分为2.232.67%，其它煤层煤的水分为1.501.85%，风氧化的煤水分明显增高，达3.11%以上，最高达20.78%。各煤层灰分变化较大，3#、6下#、8#煤层属低灰煤； 1#、2#、4#、5#、6#、7#、9#、10#煤层属中灰煤。各煤层经1.41.5比重液洗选后灰分大大降低，浮煤灰分一般在8%左右。各煤层中1#、2#煤层属特低硫煤；3#、4#、5#、6#、6下#和9#煤层属中高硫煤；7#、8#和10#煤层属高硫煤。经过浮选太原组各煤层硫分含量有较大幅度降低，脱硫率在40%以上。依据现行磷含量和砷含量分级标准，3#、4#、6下#煤层属特低磷分煤；2#、6#、8#、9#、10#煤层属低磷分煤；1#、7#煤层属中磷分煤。各煤层原煤砷均属一级含砷煤。1.4.3 瓦斯矿井由浅部往深部可划分为二氧化碳氮气带、氮气沼气带、沼气带。1#煤层底板标高-100m以深为沼气带，以浅为氮气沼气带，2#煤层底板标高-120m以深为沼气带，以浅为氮气沼气带，9 #煤层在12线以北底板标高-150m以深为沼气带，以浅为氮气沼气带。12线以南受岩浆岩侵入的影响为瓦斯风化带。全矿井相对瓦斯涌出量5.087.26m3/t，矿井瓦斯主要来自西翼，其相对涌出量4.818.81m3/t，东翼相对涌出量2.194.86m3/t，1#煤相对涌出量1.454.09m3/t，2#煤相对涌出量4.929.95m3/t，9#煤相对涌出量1.02m3/t。全矿井二氧化碳相对涌出量2.086.51m3/t，西翼相对涌出量2.875.54m3/t，东翼相对涌出量1.421.91m3/t， 1#煤相对涌出量0.602.93m3/t，2#煤相对涌出量0.735.82m3/t，9#煤相对涌出量0.96m3/t。根据煤矿安全手册规定属低瓦斯矿井。虽然该矿井属低瓦斯矿井，但是存在瓦斯涌出异常区及煤与瓦斯动力区。局部工作面存在高瓦斯区，存在有瓦斯突出的可能性。1.4.4 煤尘爆炸性及煤的自燃根据煤炭科学研究总院重庆分院对1#、2#、9#煤层煤尘爆炸鉴定：1#、9#煤具有爆炸性，2#煤无爆炸性。根据煤炭科学研究总院重庆分院对1#、2#、9#煤的自燃倾向性进行鉴定， 1#、2#、9#煤层自燃倾向性为三类，属不易自燃。随开采深度的增加和延深新水平，1#、2#、9#煤层应取样作煤尘爆炸性和自燃倾向性鉴定。2 井田境界和储量2.1 井田境界井田北部为随老母、磺厂赛庄断层，南与杜儿平矿井田相邻，西与古交市石千峰煤矿、东曲煤矿相邻，东部为北头沟煤层露头线和小窖采空区，东西宽约6.8km，南北长约4km，面积约24km2。2.2 矿井工业储量储量是按块段结合等高线法计算的。块段是以等高线、境界线、级别线、地质剖面线划分。煤层厚度采用块段平均厚度，面积均按2#煤层底板等高线计算。1、2、3、4、6、7、8号煤煤层赋存不稳定，开采经济上不合理。显德中一矿煤田为掩盖式煤田，缓倾斜煤田。储量计算公式： QG=SM式中 QG储量（Mt）； S 煤层水平投影面积（m2）； M煤层平均厚度（m）； 煤的容重(t/m3)。取1.7经过计算，煤层倾角平均为10.5。本井田开采的煤层为9#煤。本井田工业储量为：QG =23964420.86.251.7cos10.5 =259Mt2.3 矿井可采储量在本井田范围内，各类煤柱的留设原则为：(1) 断层煤柱：断层按其落差大小及对煤层的破坏程度而留设保安煤柱，落差50m者，两侧各留50m（水平距离），落差20m（水平距离），两侧各留20m（水平距离），落差20m 者，不留设保护煤柱。(2) 井田边界煤柱：按50m（水平距离）留设。(3) 三下保安煤柱设计时,松散层移动角=45，走向移动角=70，上山移动角=70，下山移动角 =700.6 =64，煤层真倾