煤矿1.2MT新井设计毕业设计.doc

中国矿业大学煤矿开采专业2014届专科毕业设计说明书 第70页煤矿1.2MT新井设计毕业设计第一章 矿区概述1.1矿区概述1.1.1 井田位置、居民点分布、范围和交通位置河北金牛能源股分有限公司邢台矿位于河北省邢台市西南部,地理坐标为：东经11424151143034，北纬365831370353。井田内的冲积层及井田周围的冲积层及奥陶纪灰岩中均含有丰富的水量，工业广场及工人村的工业及生产用水皆可打钻由该两层抽取。邢台矿行政区除南部及东西两侧分别隶属沙河县管辖外，其余均归邢台市管辖。矿区东侧有京广铁路通过，东北距邢台火车站7km，东距小康庄站4km，并有煤矿专用铁路线与矿区沟通，此外，矿区内公路四通八达，交通非常方便，见矿区交通位置图（图1-1）。图1-1 邢台矿矿区交通位置图1.1.3地形及河流该区属于海河流域，区内地表水系不甚发育，主要河流有：七里河、沙河。七里河位于矿区北部，全长约68km，上游黄店以上流量为80000.15m/s在北会以下变为潜流，计算平均渗漏量为0.346m/s，河床宽300500，雨季有流水。沙河位于矿区南部，上游分南、北两支又名渡口川，发源于沙河县蝉房，全长35km，渡口以上常年有水，流量97860.24m/s，上游在八里庙边为潜流，1975年8月22日在佐村实测漏湿量2.00m/s，北支又称朱庄川，起源于邢台县白鹿角，全长50km，上游朱庄以常年有水，流量83600.068m/s，平均3.96m/s,至东坚固附近变为潜流，1975年8月22日实测，漏湿量4.18m/s，在矿区内属季节性河流。现已分别在七里和、沙河上游修建了东川水库、朱庄水库和东石岭水库，用于防洪和灌溉，库容量分别为0.06，4.16，0.68108m。1.1.3自然地震矿区属地震活动区，历史上多次发生地震，其东边的隆尧县曾于1966年3月8日发生过7.2级地震。1.2井田地质特征1.2.1井田地质太行山东麓煤田峰峰煤产地，处在太行山中段山麓与京广线铁路间南北狭长地带，北起邢台南至漳河，地理座标略为东经114度-114度30分，北纬36度10分-37度15分。邢台煤田处于峰峰煤产地的北部，往北隔邢北勘探区与临城煤产地的东庞煤田相接。从构造形态和特征看，由于本区处在山西中台隆东缘的上升和华北断拗西侧的下降之间的过度地带，区内构造由于受着地台振荡运动的垂直应力的控制，其特点表现为：1、构造线的方向：区内地层走向，褶皱轴向及断层线，基本上是沿着N10度-25度E的方向。2、构造性质：断裂性质全属高角度（65度-80度）的正断层，地层基本产状为一向东倾伏的单斜层，倾角5-25度，单斜层上次一级褶皱为小型，平缓而对称的褶皱居多。3、构造形态：以块状断裂为主要形态，小型轻微的褶皱次之。断层面的倾向不定，形成一系列的阶梯状和地斩地垒式的块状升降，此起彼落，严重地破坏了地层分布的连续性。褶皱方面以斜列式开阔的短轴褶皱为主，多显示倾伏向斜（喇叭口向斜），倾伏背斜（鼻状背斜）和挠折式的单斜层，并有小型而完整的穹隆构造和盆地构造。4、断层本身特点：断层的滑动多具有明显的不均衡性，错距沿走向呈逐渐变化。断层两盘滑动基本上垂直方向的，平移现象不明显。本区断层方向除了北东一组（N15度-45度E）占绝对优势外，尚有南北至北北东向和北东东至东西两组。此三组断层南北走向断层最先生成一般错距较大，多在山脉边缘和山麓与平原相接处，起着控制煤田分布的东西向范围，并在后期的构造运动中加剧，阻止了其它断层的发展。北东向组断层：生成时间大致与南北向组同时活稍靠后一些，这组断层相当发育，错距和延展性规模大小均有，起着控制区内基岩构造的轮廓，严重地破坏了地层分布的连续性。东西向组断层：断层不甚发育但错距一般较大，多以倾斜断层出现，多切割北东向组断层，而形成“之”状断层网。此组断层起着限制和改变地层沿走向的分布。含煤系地层包括有：自下而上顺序为中石炭统本溪组上石炭统太原组，下二迭统山西组和下石盒子组，上二迭统上石盒子组中下部（上部已被剥蚀）。煤系地层的基底为中奥陶统马家沟组石灰岩。各个时期地层的岩石特征，沉积厚度等请参阅综合状图，不在赘述。煤系地层上部为厚度层新生代松散掩盖层所覆，该层系由第三、四纪山前冲积洪积的松散地层组成，结构较为复杂，分层有25-44层之多，其中砾石层有两层，砂层有11-20层，粘土类有12-22层，分层的砂层和粘土相间排列，形成交互层结构，分层的厚度一般不大，但变化大，有几厘米到几十米，呈透镜体分布，交叉变薄的现象很普遍。该层在井田西部及南部最薄（80米左右），东部较厚（200米左右），中部最厚（290米左右）。最厚地方是接近井田中心的卧庄附近。由于该层对井田的开采有特殊意义，现将掩盖层中各层的岩性及厚度变化分述于下：1、表土层（指上部砾石层至地表一段）：由1-2层粘质砂土或砂层（流砂）组成。总厚度10-20米，一般为15米左右，变化不大，一般是井田北部和南部边缘的河床附近厚度较薄，且主要为砂层组成，其他地段厚度均匀，砂层多为粘质砂土的夹层或上部砾石层的顶板。2、砾石层：共分两层，分别在掩盖层的上部和底部。上部砾石层：砾石成分为石英砂岩或石英岩，呈次棱状或菱角状，其间混杂有流砂。属沙河及七里河冲洪积扇沉积，砾石直径60-2厘米。砾石层分布稳定，厚度有10-20米，一般为5米。有于本层空隙发育，其上又为砂层及含透镜体砂质粘土的砂层所覆盖，其渗透性能亦很强，故与降雨和地表水有密切的水力联系，因而富水性极强。底部砾石层：砾石成分同上，砾石层分布极不稳定，厚度随地形起伏而变化，地形低洼处沉积较厚，地形突起部分则较薄或尖灭，形成透镜体，此厚彼薄，比较零乱，但厚度在5-15米之间者居多，个别地方有尖灭和特厚现象。3、两层砾石层间粘土类和砂层：此段内的粘土类和砂层呈交互层结构，多呈透镜体分布，分叉变薄现象很普遍。砂层：有10-19层之多，为粉砂至粗砂，一般为细中砂。以井筒附近为界，南北表现多不相同，南部砂层多厚度大（一般分层厚度大于5米，最厚可达30米左右），且多分布在垂深150-200米以浅的层段。北部砂层少，多呈薄层的透镜体，一般分层厚度小于5米。粘土类：包括粘土，砂质粘土，粘质砂土等。有11-20层之多，垂深150米以浅主要为粘土和砂质粘土，150米以深主要为砂质粘土和粘质砂土。在粘土地层中有三层是厚度较大，分布较稳定：上层：底板深度为45-75米，厚度为5米-28 米。中层：底板深度为100-140米，厚度为5米-60 米。下层：底板深度为150-200米，厚度为5米-33 米。此三层粘土和其它粘土层的厚度变化，一般是：北部层厚，南部层薄，但在垂深150-200米以深的层段粘土层较厚，所占比例亦大。邢台矿区全部被新生界第四系松散沉积层覆盖，第四系与下伏各地层呈不整合接触。根据钻孔及矿井开采掘进揭露的地层情况，本区自下而上有奥陶系中统峰峰组（O2f）、石炭系中统本溪组（C2b）、石炭系上统太原组（C3t）、二叠系下统山西组（P1s）、二叠系下统下石盒子组（P1x）、二叠系上统上石盒子组（P2s）、新生界第四系（Q）。矿区内各地层由老至新描述如下：一、奥陶系（O）1、奥陶系中统（O2）（1）峰峰组（O2f）主要岩性为厚层状灰黄、深灰、灰色石灰岩，局部层段为花斑状、角砾状白云质石灰岩夹泥质石灰岩，区域厚度400m500m，本矿区钻孔揭露厚度0.17234.5m。峰峰组化石以头足类为主，其次为牙形石。二、石炭系（C）1、石炭系中统（C2）（1）本溪组（C2b）底部为褐灰色、浅紫红色铝土岩及铝土质泥岩，含菱铁质鲕粒及结核，其上为12层浅灰色中厚层状石灰岩夹薄煤1层，为10号煤，俗称尽头煤。上部为深灰色粉砂岩、泥岩，致密，呈水平层理，含植物化石。区域厚度20m25m，本组在矿区内钻孔揭露厚度1.6125.67m，平均12.98m。与下伏奥陶系中统峰峰组呈平行不整合接触。该组含大量蜓类、小有孔虫及牙形刺化石。2、石炭系上统（C3）（1）太原组（C3t）由深灰、灰色泥岩、粉砂岩，灰、灰白色砂岩及四层灰深灰色石灰岩组成，含煤814层，其中9号煤是主要可采煤层，该组为矿区主要含煤地层。区域厚度约150米，本矿区钻孔揭露厚度117.50m159.00m，平均厚度134.35m。与下伏太原组呈整合接触。本组含蜓、小有孔虫、腕足类、牙形刺、珊瑚等动物化石，在泥岩粉砂岩中含植物化石。三、二叠系（P）1、二叠系下统（1）山西组（P1s）主要由深灰、灰、黑色粉砂岩、砂质泥岩，灰至灰白色砂岩组成，含煤35层，其中2号煤为本矿主要可采煤层。本组为矿区主要含煤地层。钻孔揭露厚度39.47m84.70m，平均厚60.04m，与下伏太原组呈整合接触。本组含猫眼鳞木、耳脉羊齿、中国瓣轮叶、星轮叶、芦木、带科达等植物化石。（2）下石盒子组（P1x）主要岩性为浅黄、灰黄、土黄色中细粒砂岩、粉砂岩、泥岩，夹土黄、紫红、花斑状铝土质泥岩，铝土质泥岩含铁质，具鲕状结构。区域厚度约180m208m，矿区内钻孔揭露厚度42.00m119.80m，平均77.19m，与下伏山西组呈整合接触。2、二叠系上统（1）上石盒子组（P2s）主要为灰绿、紫灰色、黄、紫黄色砂岩、粉砂岩及泥岩，底部以黄、灰白色厚层状含砾粗砂岩与下石盒子组分界，顶部以暗紫色粉砂岩夹硅质泥岩与石千峰组分界。区域厚度约128m388m，本区钻孔不完全揭露厚度8.80m159.39m。与下伏下石盒子组呈整合接触。（2）石千峰组（P2sh）主要岩性为暗紫、紫红色砂岩、粉砂岩、泥岩，紫红色泥岩、粉砂岩中含钙质结核。区域厚度246m。与下伏上石盒子组呈整合接触。该组含扁体鱼化碎片（Platysomus）四、新生界第四系（Q）为坡积、洪积冲积物松散沉积，以杂色砂土为主，发育卵砾石层。区域厚度110m195m，矿区内钻孔揭露厚度12.80m288.50m，平均189.74m。与下伏各地层呈不整合接触。1.2.2地质构造及对煤层的影响邢台井田由于处在构造上升与下降的过渡地带，井田内构造以剪切断裂为主，褶皱表现轻微。井田内构造分述于下：1、褶皱：井田内基本构造为一被短轴褶皱和断层所复杂化的平缓单斜层，地层产状总的趋势是走向为N20度-50度E，倾向东南，地层倾伏平缓，倾角10-20度，一般以15度左右为主。在单斜层上表述次一级褶皱为短轴向斜和鼻状背斜，分布在井田的东南部。短轴向斜：向斜轴走向在北段卧庄以北呈N30度E，中段为N55度E，南段呈近似于东西方向，轴长约8公里。在向斜的中段卧庄与洛阳之间显得非常开阔，而南北两段则显著收缩成倾伏向斜，其轴分别向中段开阔处倾伏，从整个形态来看，这个褶皱应是一个近似船形的盆地构造。鼻状背斜：位于向斜南段西侧的中留村南，倾伏轻微，轴向N70度W，基本上沿区剖面延长，倾向东南，倾伏角约9度左右，东端与向斜轴垂直相交，西端F1相阻，轴线长约2.5公里。2、断层：井田范围内及其附近共有大小断层18条，其中井田内共有12条（F4、F2、F3、F15、F16、F10、F11、F12、F13、F14、F17、F20），断层的 均属高角度正断层，断层面倾角全为70度左右。井田内断层除上述一些断层外，一些零散，附生的落差小于30米以下的断层估计尚有。综观井田内构造是复杂的，褶皱的存在使岩层弯曲，走向发生变化。断层的存在使岩层支离不连续，且在大大断层之间发育着小断层。在不足4公里的距离内，就有大小断层10条，平均每隔300-400米就有一条断层。同时可看出以大断层为骨架，其间小于50米的断层很发育，浅部地层破碎，断层发育，深部则多褶皱，断层较少。从其他剖面也可看出断层与褶皱连续发育，这就形成了本井田的特点。地质构造对煤层的影响是多方面的，在本区的表现主要有以下几个方面：1、对煤层赋存和分布的影响。本区单斜构造上发生了很多的深部变浅的“东升”断层，改变了煤层赋存深度，扩大了现行可采范围。但由于断层丛生，褶皱发育，使煤系地层支离破碎，分布不连续，开采极为困难，煤层时深时浅，过浅者被剥蚀风化，过深者不易开采，大大降低了煤层的经济价值。断层附近地层挤压特别历害，有的地段产生层位混乱，煤层间距缩短或错位，并使水文地质条件更加复杂，甚至造成不能开采的后果，如F2断层附近就属这种情况。2、断层对煤层厚度的影响。本井田的地质构造对煤层厚度影响较大，在断层形成时相对错动较大的一盘，煤层厚度变化较大，靠近断层处其厚度可变为正常厚度的三分之一，煤层变薄带的宽度一般不超过20m，据统计的数字看，煤层变薄带一般在断层上盘的乡，在下盘的少见。在煤层中还有另一类断层，是底板断顶板不断。这类断层对煤层的影响，主要表现在断层的下盘，对煤厚的影响程度也不等。 另外根据统计数字，在开采1号煤层时，也遇到一些小断层，落差一般 在0.5m至1m，断层对煤厚的影响不等，有的断层对煤厚的影响不明显，有的就很大。 3、褶皱对煤层的影响。井田内的褶曲一般都比较平缓、开阔，两翼的倾角比较小，对煤层的影响不明显，但局部地区，有些小型褶共对煤厚也有较大影响。在7303采面北部，有一底辟构造，该构造已有三条巷道实见，巷道可见2#煤层中的夹矸层受到破坏，夹矸以上的煤层和该煤层的顶板岩石混杂在一起，杂乱无章，岩块大小不一， 其形状有三角形、梯形、平行四边形和不规则的形态，岩块之间被煤粉充填（煤不成块状）。这个底辟构造的底部形态为一椭圆形，面积1770向上距冲积层较近，一般20m。这些煤和岩石的混合体直接与冲积层相接。1.2.3井田煤系地层本矿区全部为新生界所覆盖，主要含煤地层为石炭系、二叠系近海型海陆交互相含煤岩系。现分述如下：1、石炭系中统本溪组（C2b）：底部为风化残积的紫红色褐铁矿层和滨海静水湖泊沉积的铁质泥岩、铁质鲕状铝土泥岩；往上为12层薄层石灰岩（本溪灰岩），含海百合、纺锤蜓、腕足类、珊瑚等海生动物化石，为本组明显的标志层。数层灰深灰色泥岩、砂质泥岩和细粒砂岩，主要层理类型为水平层理，含海豆芽化石及植物碎屑及根部化石，并含有黄铁矿结核，中上部含一层厚0.3m左右的煤层（俗称尽头煤），此煤层有时夹在灰岩中，此煤层极不稳定，无开采价值。本组厚20m25m，平行不整合于奥陶系中统峰峰组灰岩之上，沉积在凹凸不平的古剥蚀面上。2、石炭系上统太原组（C3t）：本组由深灰色、黑色泥岩、粉砂岩，灰、灰白色砂岩及四层灰至深灰色石炭系，814层煤相间交互组成。泥岩、粉砂岩中常含炭质，部分含有钙质，岩石致密，富含腕足类、海豆芽、海百合茎等动物化石及猫眼鳞木、卵脉羊齿及镰刀羊楔叶及科达等植物化石。并含有黄铁矿薄膜、菱铁矿质及硅质结核、砂质包裹体等。砂岩以细、中粒砂岩居多，成分以石英为主，风化长石次之，含有白云母片等，多为泥质胶结，也有钙质胶结，层理类型丰富，以水平层理、波状层理、斜层理和交错层理为主，含镜煤透镜体、树干化石及泥质包裹体。灰岩中含有丰富的海生动物化石，大青灰岩中产有：长似纺锤蜓（Quasifusulina Longissima），柔似纺锤蜓、平常希瓦格蜓、太原网格长身贝和海百合茎等。野青灰岩中产有：长似纺锤蜓、柔似纺锤蜓、大豆柔似纺锤蜓、高尚希瓦格蜓及太原网格长身贝等。化石保存完整性差。本组为典型的海陆交互相沉积，由浅海相和陆海过渡相组成，标志层多且稳定。其顶界为北叉沟砂岩底，底界为晋祠砂岩底，全组厚度约150m，为本井田重要的含煤地层。含有六层参与储量计算的煤层，占参与储量计算煤层总数的80%。本组与下伏地层本溪组呈整合接触。3、二叠系下统山西组（P2s）：由深灰色、灰、黑色粉砂岩、砂质泥岩、灰至灰白色砂岩及35层煤交互组成，岩层中常有硅质结核及包裹体。砂质泥岩、粉砂岩（特别是煤层顶板）中富含植物化石，主要有猫眼鳞木、耳脉羊齿、中国瓣轮叶、星轮叶、芦木及带科达等，煤层底板含有根化石。砂岩中以中粒砂岩为主，石英、云母为其主要成份，多为泥质、钙质胶结。多为平行层理、波状层理、斜层理。含炭化或镜煤化的植物树干化石和碎屑化石，并有泥质包裹体。煤层集中发育在本组下部，本矿目前主采煤层2#煤就在此组。本组顶界为骆驼钵砂岩，底为北叉沟砂岩，厚约60m左右，本组过渡相与陆相组成。与下伏太原组呈整合接触。1.2.4岩浆岩的影响1、侵入部位及形态：本区有岩浆岩侵入体存在，集中区内中部小型盆地的盆底部位，对9#煤层影响最大，该区域8#、9#煤层大部分合并为一层，层间距一般小于0.5m，故推断8#煤可能部分遭受岩浆岩侵入。岩浆岩多沿9#煤层中部或顶部侵入，形态为板状椭园形的岩床，东西两边较厚，中间部位较薄，补32孔穿见厚度达7.02m，补16孔穿见厚度只有0.23m，平均厚度为2.85m，全区共有16个钻孔穿见。2、侵入岩岩性：侵入岩岩性经北京煤炭科学研究院鉴定，其结晶度差，属闪长岩类的闪长玢岩，颜色为灰白色，在西南部8601孔、8604孔为灰色或灰绿色，玢晶较小，玢晶成分为斜长石（中长石）、角闪石。侵入体的基石为斜长石和角闪石（碳酸岩化），其次为黑云母、辉石、石英和晶形完好的磷灰石（长柱状或短柱状）间有少量的黄铁矿结核和薄膜，岩体局部地段碳酸岩化程度高。肉眼观察，该岩体为均一的块状构造，边缘部分有明显的流动构造和长条形的小块俘虏体，8601孔、8603孔见到被俘虏的天然焦，为灰色，质纯。3、对煤层的影响：9#煤岩体侵入部位煤层厚度部分受吞蚀，使部分煤层由气肥煤变成了贫煤或无烟煤，接触面出现天然焦。在16个穿见岩浆岩侵入体的钻孔中，位于煤层上部或顶部的占13个，在煤层中部的有3个。扩14孔见岩浆岩1.52m，吞蚀煤层4m，剩余煤厚2.13m，补32孔岩体厚度7.02m，吞蚀煤厚4.5m，剩余煤厚1.58m，扩29孔岩体厚度5.53m，煤厚5.01m，主2孔岩体4.70m，煤厚4.10m，以上钻孔资料显示，侵入体对煤层的吞蚀程度，规律性不甚明显。侵入体对煤质的影响也无一定规律，9#煤被侵入的一大部分，很大一部分仍为肥煤，补16孔侵入岩厚仅0.23m，沿8#煤入侵，使煤质变为贫煤，补4孔岩体侵入0.30m，使肥煤变为焦煤，8603孔侵入体1.55m，煤质由肥煤变为贫煤，其它钻孔所见侵入体，厚度在2.5m以上，使肥煤全部变成无烟煤。1.2.5含水层的情况根据勘探资料，按井田内地层的岩性特征及钻孔简易水文资料，共划分含水层十二个，含水层编号及名称见表2-1：表2-1 含水层编号及名称表含水层编号地质时代含水层名称与煤层关系地下水类型富水性单位涌水量（公升/秒/米）中奥陶系石灰岩上距1号煤裂隙溶洞水很强的0.0781-5.0451中石炭系本溪组本溪石灰岩上距1号煤溶洞裂隙水强的0.191-3.438上石炭系太原组大青石灰岩2号煤直接顶板溶洞裂隙水强的0.00186-1.626上石炭系太原组伏青石灰岩31号煤直接顶板溶洞裂隙水弱的上石炭系太原组野青石灰岩溶洞裂隙水弱的0.0135-0.0198二迭系山西组大煤砂岩7号煤直接和间接顶板裂隙水弱的0.000223-0.0479二迭系石盒子组砂岩裂隙水中等0.0599二迭系石盒子组风化基岩与浅部煤层有关裂隙水弱的0.00286-0.01561新生界第三四系底部砾石层与煤层露头有关孔隙水中等的0.00832-0.1261-1新生界第三四系中部砂层与煤层无关孔隙水中等的0.02371-2新生界第三四系上部砂层与煤层无关孔隙水中强的0.03442新生界第三四系顶部砾石层与煤层无关孔隙水很强的7.278-11.319资料表明：本含水组富水大小是随砾石层上的砂层厚度大小而变化的，砂层厚水量大，砂层薄则水量小。从而说明底砾石层本身由于夹粘土，而含水性是很弱的。含水层的补给来源，得自西侧与奥陶系灰岩水及其松散层中上部砂层，在接触处的含水层水的补给。并与其下的基岩风化带由密切的水力联系。也是第七煤层在浅部采煤时坑道中的主要充水水源。地表水雨各地地层相互之间的水力联系：地下水与地表水的时出时没，显示了本井田复杂的水文地质条件。在西部山区常年有水河流，都是由震旦系地层的裂隙水排泄汇集而成为河水的补给源地。但当河水进入石灰岩河床，河水便立即消失，变为暗流，从而补给奥陶系石灰岩的水量。在冲积平原区，灰岩水又以泉水排泄地表汇集，从而新成为河水的补给来源。这在本井田已成为奥陶系灰岩喀斯特水的特点。处于奥陶系灰岩包围中的含煤地层，因而上覆掩盖层之下部砂层和底部砾石含水层间无隔水层存在，而有水力联系外，由于煤系地层受断层的切割作用，使之与奥陶系灰岩直接接触，因而加强了二者间的水力联系，并增大了煤系含水层的水量。第三、四系掩盖层含水层间，因有良好的粘土类隔水，故深部含水砂层和底部砾石层与顶部砾石层间无水力联系，因此煤系岩层与顶部砾石层间也无水力联系。但顶部砾石层水与地表水有密切的水力联系，并直接得自地表水的补给。同时在西部与奥陶系灰岩接触处，随其地形和各自水位的深浅，它们之间有水力联系，并产生互补关系。由此可知，本井田含煤地层与奥陶系灰岩及其上覆掩盖层的下部砂层和底部砾石层之间有水力联系外，与砾石层水地表则无直接的水力联系。矿井涌水量计算：计算的范围主要是第一水平第四1煤层以上的各煤层巷道涌水量。计算时各种参数的采用是：含水层厚度用井筒附近钻孔平均值；渗透系数用试验钻孔资料平均值；水位最大降低由静水位至巷道地板深度。影响半径以矿井到被揭露含水层的露头，含水层情况见表2-2：表2-2 含水层情况含水层编号水位深度（米）含水层底板深度（米）水位降低S（米）平均厚度Mcp(米)平均渗透系数cp(米/天)影响半径R(米)大井半径0（米）12.20250237.8013.240.684241047912.20275262.8025.000.0389241047913.20380366.8020.920.219138047913.20415401.809.700.168192047914.20415400.801.31201712000479采用以下两式计算：Q1=2.73 m3/时-（21） Q2=1.36 m3/时-（22）计算结果见表2-3：表2-3 计算结果 m3/时顺序合计式349594161242091157式339394021212081109则 Q1=19.28 m3/时Q2=18.45 m3/时因本矿井系新区水文地质条件又复杂，附近又无生产矿井参考，矿井涌水量情况很难估计，但可以预见水量不会太小。设计重考虑将计算所得数字作为矿井最大涌水量，排水设备的能力应考虑这个数字。因矿井回采面积是逐渐加大，涌水量也是逐渐加大，水量变化还需要生产时累积资料，一次将排水设备设置的过多也不一定合适，初期的排水设备可以按10 m3/分选择。仅在泵房留出扩建可能及备用水泵安装位置，水量一旦变化有增加设备的准备即可。故确定矿井的最大涌水量为20 m3/分，正常涌水量为10 m3/分1.3煤层特征1.3.1煤层埋藏条件本井田二迭纪山西组和石炭纪太原组，共含煤层19层，自上而下依次为八2、八1、八、七、六2、六1、六、四2、四1、四0、四、三1、三0、三、二1、二0、二、一、01，自六2以上五层为山西组煤层，以下14层为太原组煤层。参与储量计算者共计有8层煤，平均总厚度为18.14米其中七、四1、三、一等4层煤全井田可采，属稳定 ，八、四2、四、二等4层部分可采，属不稳定煤层。其余11层煤，因厚度不可采，均为计算储量1.3.2煤层特征表表2-4 邢台矿井可采煤层特征表112345678煤层层名2八号七号四2号四1号四号三号二号1号当地名称3小煤大煤山青二号山青一号山青小青大青下架煤质水分Wa%41.73-0.911.23(14)2.75-0.541.41(53)1.60-0.210.98(20)3.20-0.681.28(29)2.46-0.491.20(18)2.77-0.521.49(26)1.40-0.220.79(14)3.14-0.271.04(50)续表2-4 邢台矿井可采煤层特征表煤质灰分Vc%538.81-14.7024.85(14)29.74-10.7418.25(53)39.05-107427.21(20)36.64-10.2521.42(29)35.28-10.4625.40(18)28.73-5.7816.78(26)38.71-4.1324.33(14)36.33-6.2622.02(50)煤质硫分SOc%73.14-0.300.4996(14)4.9970-0.230.8753(51)13.10-1.09284.9387(11)4.44-0.8071.7823(29)6.3-0.42540(18)49-0.277749(23)120-1.42742961(13)9-0.4763.6247(50)磷P%80.0038-0.0030.0034(2)0.096-0.00280.0202(24)0.0311-0.0020.0132(9)0.0271-0.0030.0128(14)0.0109-0.0010.0066(6)0.1451-0.00480.0549(12)0.0492-0.0020.0133(9)0.0961-0.0010.0214(24)发热量Qa98459-77708542-81498621-77258488-80708626-78708622-80478687-82438748-8018胶质层指数X 毫米1048-3240.6(11)46-1133.9(48)46-1835.4(9)38.5-225.1(26)62-18.536.1(8)34-419.5(18)43.5-429.15(10)45-118.2(43)Y 毫米1131.5-1420.9(11)33.5-1522.99(48)37-2630.7(9)43-2028.6(27)52-2938.8(8)39-23.5 32.2(18)43-19.535.15(10)46-1735.7(46)层 厚 （m）全厚12有益小1303.5800.8700.500.244.30大141.189.471.822.671.991.532.1710.16续表2-4 邢台矿井可采煤层特征表均150.616.200.671.470.740.931.046.48容重161.401.351.351.351.351.301.551.45倾斜角最小17最大18平均19顶 底 板顶板20砂质页岩砂质页岩，砂岩砂质页岩砂质页岩砂质页岩，砂岩砂质页岩石灰岩砂质页岩底板21砂质页岩砂质页岩砂质页岩，砂岩砂质页岩砂质页岩，砂岩，页岩砂岩砂质页岩砂质页岩煤层稳定情况22不稳定稳定不稳定稳定不稳定稳定不稳定稳定层间距（米）231.2-2313.44-5248.4-96.8-3214.20-4029.18-4430.0-2491.3.3各可采煤层的特征：八号煤层：煤厚有0-1.18米，平均0.61米。可采地段集中在井田中部，南、北、西三部厚度变薄以至尖灭，属结构简单煤层。与七号煤层间距由北部1.2米，往南逐渐增大至23米，中部保持在12米左右。顶底板为砂质页岩，个别钻孔为砂岩，岩性变化不规律。七号煤层：厚度以4014孔最薄为3.58米，以4063孔最厚9.47米，一般厚度6.2米。含夹矸1-2层，煤层中部一层分布普遍而层位稳定，最厚达0.99米，下部一层仅少数钻孔见到，厚0.1-0.2米，该煤层为复杂煤层。煤层直接顶板为砂岩和砂质页岩，砂岩分布在井田中部，砂质页岩分布在南部和北部，岩性和厚度变化显著，直接底板为砂质页岩，厚5-7米。四2号煤层：煤层厚度由0-1.82米，平均厚度0.67米，厚度变化较大。可采地段分布在井田中部和南部，北部煤层变薄至不可采。该煤层为结构简单煤层。上距七号煤层44-52米，一般48米。顶板多为砂质页岩，少数钻孔为砂岩，南部为石灰岩，底板为砂质页岩和砂岩。四1号煤层：煤层厚度由0.87-2.67米，平均厚度1.47米。井田东北部厚度稍薄，一般1米左右，西南部煤层增厚，一般2米左右。属结构简单煤层。距四2煤层4-9米，一般6米，层间距变化较小，煤层顶板和底板为砂质页岩。四号煤层：煤层厚度0-1.99米，平均层厚0.74米。可采地段分布零乱没有一定规律，仅井田中部和北部的局部地段具有可采厚度。为结构简单煤层。距上部四1号煤层8-23米。煤层顶板为砂岩，砂质页岩，页岩和石灰岩，底板为砂岩，砂质页岩和页岩。该层顶底板岩性，煤层厚度，均有明显变化。三号煤层：煤层厚度0.50-1.53米，一般厚度0.93米，厚薄变化较小，煤层结构简单。距上部四号煤层20-40米，平均29米，层间距变化显著。煤层顶板多为砂质页岩底板多为砂岩，二者均有变化。二号煤层：井田中部一、二号煤层合二为一，北部和南部则分为单独煤层。分层厚度0.24-2.17米，平均厚度1.04米，厚薄变化较大，煤层结构简单。柱 状厚度（m）岩 性 描 述 8.60灰色泥质页岩，砂页岩互层-8.40泥质细砂岩，碳质页岩互层-0.20碳质页岩，松软6.90K1煤层，=1.30t/m34.20灰色砂质泥岩，细砂岩互层，坚硬-7.80灰色砂质泥岩3.0K2煤层,=1.30t/m3-4.60薄层泥质细砂岩，稳定3.20灰色细砂岩，中硬、稳定2.2K3煤层，煤质中硬，=1.30t/m3。3.50灰白色粗砂岩、坚硬、抗压强度6080Mps。24.68灰色中、细砂岩互层图2-4 地质综合柱状图煤层顶板为石灰岩，底板为砂质页岩。上距三号煤层18-44米，平均30米。下距一号煤层0-24米，平均9米。一号煤层：煤层厚度4.30-10.16米，平均厚度6.48米。含夹石1-5层，夹石所在部位和厚度均有变化，为结构复杂煤层在井田东部有火成岩侵入本煤层，有部分煤层厚度受到影响，且对煤质有不同影响。煤层顶底板为砂质页岩，与二号煤层合层处顶板为石灰岩。下距奥陶纪石灰岩顶面25-37米。第二章 井田境界和储量2.1井田境界井田划分原则：（1）要充分利用自然条件划分井田在可能的条件下，应尽量用地形、地物（铁路等），地质构造（断层等）地质以及煤层特征等自然条件划分井田。做到减少煤柱损失，提高资源采出率，减少给开采工作造成的困难。（2）要有与矿区开发强度相适应，保证矿井数目和井田范围井田范围要与矿井生产能力相适应，保证矿井有足够的储量和合理的尺寸。特别是使矿井有合理的走向长度。（3）直折线原则划分时要尽可能的用直线和折线形式作为井田的边界，有利于矿井设计和生产管理工作。（4）合理划分矿井开采范围，处理好相邻矿井间的关系（5）安全经济效果好方法：（1）按地质划分利用断层、褶曲轴、岩浆岩带、地质构造为自然井口边界是有限考虑的最常用方法。（2）按煤层赋存形态划分这样做有利于对不同种媒质的管理，可提高经济效益。（3）按地形、地物划分在地面、河流、铁路、建筑物等留煤柱托保护时，可以保护煤托为界划分井田。（4）人为井田划分邢台井田勘探范围东以F2断层为界，南以F12为界，北、西以煤层与掩盖层接触线为界。东西长约3公里，南北长约15公里，勘探面积约45平方公里。井田北部为邢台市建筑区京广铁路由此通过。京广铁路以北煤层主要为41煤层，这部分煤层除去邢台市建筑物压煤及京广铁路压煤外所余煤量不多；且这部分煤层距离井筒较远，回采时又要穿过京广铁路煤柱，通风运输都不方便，成本高；又邢台市的建筑有继续向南发展的可能，占用这片土地。据此京广铁路以北的煤层暂不考虑回采。本井田的东南为奥陶系石灰岩包围，西为煤层露头或为断层切割，北则为断层与露头的闭合线，从平面图可看出井田的东西南北的四周形成一闭合的菱形，四周附近没有其他可采井田或煤层与本井田相连，故本井田从结构上为一独立的有限井田，可利用自然构造线为井田境界。因之，本井田的境界为：北以京广铁路煤柱线为界，东以F2断层，南为F12断层，西则以41煤层与掩盖层接触线和F15、F14断层连线为界。井田南北走向长约9公里，东西倾斜宽度3公里，井田面积约27平方公里。井田西部F15、F16以西尚有部分煤层存在，今后适当补充些钻孔，探明其结构。唯这部分煤层据已掌握的资料是埋藏浅，倾斜宽度不大，且多为第41煤层以下的各煤层，留下掩盖层煤柱以后所余之可采储量已很少，价值不大。又因奥陶纪石灰岩抬起，巷道穿过有一定危险性，很难与现井田合并开采。估计勘探后井田的范围亦无发展的可能。其他三边亦无发展的可能。2.2矿井工业储量井田勘探类型一级，煤层最小可采厚度为2.2m，井田内煤层构造复杂，结构复杂。矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探煤层厚度和质量均合乎要求，地质构造比较清楚，目前即可供利用的可引入平衡表内的储量。储量是按块段，结合等高线发计算的。块段是以等高线，境界线，级别线，地质剖面线划分的。煤层厚度采用块段平均厚度。各层煤的容量为：表2-1 各层煤的容量煤层8742414321容量1.401.351.351.351.351.301.551.45基岩面向下垂深25米为煤层风氧化带不计储量。前述参与井田精查地质报告储量计算的可采和局部可采煤层计八层，即八、七、四2、四1、四、三、二、一等煤层。在设计中研究了这八层煤的赋存情况，结合井田构造进行了评价。设计认为：1、第1层煤下距奥陶系灰岩为2537米，奥陶系灰岩内喀斯特溶洞发育，水量充沛，且具有高压力，第一煤层的回采将受到奥陶系灰岩含水的威胁。在设计中考虑暂不能开采，该层储量列为表内C2级，作为矿井备用储量。2、第2煤层直接顶板为石灰岩，厚度为1.511.64米，平均厚度7.07米。裂隙发育，有蜂窝状溶洞，为一强含水层，具有高达200500米的压力；又本层煤下距一号煤层平均间距为9米，有的地方直接与一号煤层合层，所以同样受奥陶系灰岩含水的威胁。在设计中考虑本层煤亦暂不能开采，处理方法与一号煤同。3、第3煤层下距第2煤层平均间距为30米，因考虑第2煤层顶板灰岩含水具有很高压力，当本层大面积采空后，第2煤层顶板灰岩含水有可能突破第3煤层底板岩石而进入采空区，造成矿井灾害；从地质剖面图中可看出，由于断层的错动，第3煤层的层位更接近第2煤层顶板灰岩；由于第3煤层距第2煤层较近（如减去第2煤层顶板灰岩的厚度，其平均间距为23米）。当底煤层采空后，灰岩水也有沿断层突入采空区的可能。故本煤层考虑亦暂不能开采，其储量作为矿井备用储量。4、第4煤层为不稳定煤层，储量全属C2级，不计入矿井设计储量中。按以上所述，参与矿井设计储量计算的只有四个煤层：计第八、七、四2、四1煤层。矿井工业储量计算公式是：ZC= SM1r1 +SM2r2 + SM3r3+SM4r4式中： ZC矿井工业储量，Mt； S煤层面积； M煤层厚度，M1=6.48m；M2=1.04m ；M3=0.93m ； M4=0.74mZ1=SM2r2= 270000006.481.4=244944000tZ2=SM4r4=270000001.041.35=3790800tZ3=SM6r6= 270000000.931.35=33898500tZ4=SM7r7=270000000.741.35=26973000tZ= Z1+ Z2+ Z3+ Z4=244944000t +3790800t +33898500t +26973000t =309606300t即为：309.606300Mt2.3矿井可采储量2.3.1煤柱的留设及煤柱损失矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，即工业储量减去工业场地、井田疆界、河流、湖泊、建筑物等留置的永久煤柱损失量：结合本井田复杂的地形有以下几个要留永久保护煤柱。1、断层煤柱：考虑本区各含水层都具有高压力，断层带充填又不甚致密，井田内断层按每边各留2030米，井田边界断层煤柱按5070米计算。计算所得断层煤柱储量为705.32万吨，占地质储量的4.96%。2、掩盖层防水煤柱的厚度是按自掩盖层向下垂深60米（包括风氧化带25米）考虑的。这个数字是否可靠还待生产中验证，特别是在矿井移交生产初期需要进行观察，积累资料。掩盖层防水煤柱储量为2869.51万吨，占地质储量的20.2%。地面之七里河及沙河系间歇河，只在雨季有水，余下时间河床内水很小；且在掩盖层内夹有较厚而分布稳定的粘土层作为隔水层，隔绝了河水下渗的通路，故开采该两条河下的煤层时不再留设防水煤柱。3、村庄煤柱：井田中部的村庄在设计中考虑迁移，计有卧庄、悟思村等。井田四周的村庄不再考虑迁移，采取留煤柱的方式保护。计有西北留村、洛阳村、西郭村，胡家营，李村、张家营等。村庄压煤量为664.40万吨，占地质储量的4.66%。4、不可采储量：系局部可采煤层的突出或不连续的零散部分，断层或各种煤柱线所圈的尖角部分等。煤量不多，如果回采工程量又较大，所以决定暂不回采，待以后回收各种煤柱时再行回采。这部分煤量为68.50万吨，占地质储量的0.48%。5、巷道煤柱及开采损失：第七煤层为厚煤层，回收率按75%计算其他煤层按85%计算。计算后共损失煤量1910.16万吨，占地质储量的13.5%。6、根据煤炭工业设计规范补充规定，大型矿井工业广场的占地面积标准取1公顷/10万t。本矿井设计年产量为1.2Mt/a，因此，工业广场定为12公顷。工业广场布置为400500m的矩形，另外，根据规定，与宽边都加15m的围护带，煤层倾角8，表土层厚度为40m；基岩移动角中，沿煤层走向移动角70，上山移动角70，下山移动角70-0.7700.7864.4；表土层移动角5工业广场保安煤柱765.72万吨，占地质储量的2.47%。工广煤柱见图2-1：图21工业广场煤柱计算设计图表土层移动角50基岩岩层移动角70上山移动角70下山移动角0.764.4以上各项煤柱损失共计15851.84万t，占地质储量的51.2%。当矿井开采后期，或采区的末期可以回收一部分煤柱。如工业广场煤柱上山煤柱，回风道煤柱等，约可回收50%左右的煤量。断层煤柱（包括边界断层）及掩盖层煤柱是否可以回收一部分，要在矿井生产末期进行试采，有条件就回收一部分，否则就不采。即使回收部分煤柱，但回收率将达不到50%。采区顺槽间的煤柱，可以随工作面的推进，回收一部分，其回收率也可以达到50%左右。2.3.2矿井可采储量的计算矿井可采储量的计算公式如下：ZK =（ZgP）C=（30960. 6-12084.61）0.8 =15100.819Mt 式中 ZK矿井可采储量，Mt； Zg矿井工业储量，Mt；P永久煤柱损失煤量，Mt；C采区采出率，0.8第三章 矿井工作