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下沟矿设计说明书毕业设计目 录第1章 矿井地质概况11.1 矿井位置及交通11.1.1 交通位置11.1.2地形地貌21.1.3 气象及水文情况21.1.4 矿区概况21.2矿井地层及地质构造31.2.1 矿井地层31.2.2 地质构造51.3 矿井赋存特征及开采技术条件71.3.1 煤层及煤质71.3.2 瓦斯赋存状况、煤尘爆炸危险性、煤的自然性及地温情况121.3.3水文地质121.4水文地质勘查类型14第二章 井田开拓152.1矿井境界及储量152.1.1井田境界152.1.2 资源/储量162.2 矿井设计生产能力及服务年限212.2.1 矿井工作制度212.2.2 矿井设计生产能力212.2.3矿井设计服务年限212.2.4 矿井生产能力的确定212.3井田开拓222.3.1 工业场地及井口位置的选择232.3.2井筒形式的确定242.3.3井筒数目的确定262.3.4井田内划分及开采顺序：262.3.5开采水平划分及水平标高的确定272.3.6阶段运输大巷和回风大巷的布置272.4 井筒282.4.1井筒断面设计282.4.2井筒参数确定312.5井底车场312.5.1井底车场形式选择及硐室布置312.5.2井底车场线路设计322.5.3 井底车场通过能力计算322.6 方案比较、确定开拓系统33第三章 大巷运输及设备373.1大巷运输方式及设备373.1.1大巷煤炭运输方式的选择373.1.2大巷辅助运输方式选择383.2 矿车393.2.1矿井车辆配备393.2.2 井巷铺轨403.3运输设备选型403.3.1电机车选型403.3.2带式输送机选型41第四章 采区布置及装备424.1 采区布置424.2采区划分424.3采煤方法444.3.1 采煤方法的选择444.3.2 工作面采煤、装煤、运煤方式及设备选型454.3.3 工作面顶板管理方式及支架选型484.3.4 工作面的重要参数504.4、采区巷道布置504.5、巷道掘进与掘进机械化、514.6、工作面设备确定524.7 劳动组织534.8 技术经济指标分析55第五章 矿井通风与安全565.1 拟定矿井通风系统565.1.1 确定通风方式575.1.2 确定通风方法575.1.3 采区通风585.1.4 工作面通风系统585.1.5 矿井通风网络595.2 矿井通风容易与困难时期的通风阻力计算595.3 计算矿井总风量625.3.1 回采工作面需风量确定635.3.2 掘进工作面需风量确定655.3.3 其它需风量确定655.3.4 矿井总风量的确定665.4 矿井通风设备的选型665.4.1 通风机所需风量、负压计算675.4.2 通风机选型675.4.3 通风设备配电及控制685.5 计算矿井通风等积孔695.6 预防瓦斯、火、矿尘、水和顶板等事故的安全技术措施705.6.1 通风安全技术措施705.6.2 预防瓦斯灾害的措施715.6.3 预防煤尘灾害的措施715.6.4 防火、防爆措施725.6.5 预防井下水灾的措施725.6.6 防止冒顶安全措施725.6.7 其它安全措施725.7 矿井下安全避险“六大系统”735.7.1 监测监控735.7.2 人员定位735.7.3 通讯联络735.7.4 紧急避险745.7.5 压风自救745.7.6 供水施救75第六章 矿井提升、运输、排水、压缩空气设备选型766.1 矿井提升设备选型766.1.1 主斜井提升设备选型766.1.2 副斜井提升设备选型806.2 主运输设备选型836.3 矿井排水设备选型876.4 压缩空气设备选型90第七章 环境保护917.1 环境现状及地面保护物概述917.2主要污染源及污染物917.3资源开发对生态环境影响与评价927.3.1 开采沉陷损害影响预侧分析937.3.2 开采沉陷对耕地损害的预计评价937.3.3开采对水资源的破坏影响937.3.4开采对矿区大气环境的影响937.3.5开采可能引起的地质灾害的预测947.4资源开采环境损害的控制与生态重建947.4.1 控制开采引起地表建筑设施的开采方法947.4.2 开采引起环境损害的控制方法与土地复最及生态重建947.4.3 矿区资源开采引起污染的防治措施与方法94参考文献97致 谢9899第1章 矿井地质概况1.1 矿井位置及交通1.1.1 交通位置彬县煤炭有限责任公司下沟煤矿，位于彬县县城西偏北约5km处的水帘乡境内，地理坐标：东经10759211080300，北纬350310350441。东与火石咀煤矿相邻，西与大佛寺煤矿毗邻，北与官牌煤矿隔河相望，南与水帘洞煤矿相连，面积10.3Km2。下沟煤矿北面有西兰公路（312国道）、福银高速公路、西（安）平（凉）铁路通过，距省会西安市157km；向西至长武35km，与宝鸡庆阳公路相接，可通达宝鸡、甘肃庆阳及陇东各县。图11交通位置图1.1.2地形地貌下沟煤矿位于彬长矿区的东南，陇东黄土高原的东南部，属陕北黄土高原南部塬梁沟壑区的一部分。南部呈典型的黄土高塬地貌，塬主要为巨家塬的东北缘，塬面狭窄破碎，多呈向河谷倾斜的梁峁地形，厚度一般为一百余米。北部为泾河台地与河川地貌，呈东西向展分布，河流切割深度达百米左右。塬面海拔10201040m，河川海拔840m，相对高差180200m。1.1.3 气象及水文情况彬县年平均气温11.2，一月份最低，平均-2.16，极端最低气温-15.4，极端最高气温37。霜期一般在10月中旬至次年4月下旬，年无霜期平均180天左右。冰冻期一般在12月上旬至次年2月下旬，冻土最大厚度为36cm。彬县年平均降雨量516.4mm，年平均蒸发量1272.2mm，7、8、9三个月为雨季，占全年降雨量的60%左右。彬县年平均风速1.14m/s，最大风速14.0m/s主导风向SE。彬长矿区位于黄河二级支流泾河水系中流地段，区内最大河流为北部边界的泾河，发源于六盘山东麓的甘肃省泾源，在矿区河谷总体上呈东西向分布，河谷两侧发育树枝状支沟。其多年均流量571.7 m3/s，宽度1001300m；最高洪水位标高813.87m，枯水期最小流量1.0m3/s（1973年），洪水期最大流量15700 m3/s（1911年），含沙量多年平均155kg/s，平均输沙量为28300万吨/年。水帘河自南而北在矿井东部穿过，流量0.0142.400m3/s，最高洪水位线宽一般为1015m。根据中国地震烈度区划图，本区为地震烈度度区。1.1.4 矿区概况彬县位于咸阳市西北部，属渭北旱塬塬梁沟壑区，泾河自西而东斜贯其中，将全县分为南北两塬一道川。全县总面积1183km2，总人口31.2万人。全县总耕地面积60万亩，水资源总量19亿m3。地下矿藏主要有煤炭、陶土、石英砂等10多种。县内煤炭储量32.6亿t。彬县是农业大县，主要种植小麦、水果。全县种植地膜小麦20万余亩，果园面积已发展到30万余亩。同时彬县还是全国秸秆养牛示范县，养殖大户发展到了3000余户，特种养殖发展到了10余种，畜牧业生产出现了良好的发展势头。彬县工业主要以煤炭、医药、化工、电力企业为主。是国家重点产煤县，先后建成枣渠水电站、东关火电厂、朱家湾电厂、程家川水电站，装机容量达到5.9万KW，被国家计委和水利部命名为全国初级农村电气化县。1.2矿井地层及地质构造1.2.1 矿井地层彬长矿区地层区划属华北地层区鄂尔多斯盆地分区。根据地质填图及钻孔揭露，矿区地层由老到新有：三叠系中统铜川组（T2t）、侏罗系下统富县组（J1f）、侏罗系中统延安组（J2y）、直罗组（J2z）、安定组（J2a），白垩系下统宜君组（K1y）、洛河组（K1l）、华池组（K1h）、罗汉洞组（K1lh），新近系及第四系。(见表1-2)表1-2彬长矿区地层简表地层系统代号厚度(m)岩 性 简 述备 注界系统组新生界第四系全新统Q4515m次生黄土，亚砂土及砂砾石层。分布现代河谷及一级阶地上中上更新统Q2+3最大厚度180m上部黄色粉砂质黄土，夹深褐色古土壤层，含钙质结核，下部为棕红色亚粘土与棕黄色亚粘土夹古土壤层。分布广泛新近系上新统N2最大厚度150m底部为灰黄色砾岩，下部为棕红色粘砂质亚粘土，含三趾马、鹿科、原鼢鼠及哺乳动物化石，夹数层钙质结核层；上部为浅棕红色粘土或砂质粘土，具铁质薄膜。出露于沟谷中，横向变化大，随古地形而异中生界白垩系下统罗汉洞组K1lh厚度44m下部灰紫色与灰褐色含砾粗砂岩，底部为黄绿色细砾岩；上部为褐紫色细砂岩与同色砂质泥岩互层。出露于普化河陕甘交界处以北以西华池组K1h最大厚度222.59m紫红色、紫灰色、灰绿色泥岩、砂质泥岩夹粉细砂岩。出露于大湾岭-两亭以北、普化河及烟筒沟西洛河组K 1l最大厚度6余m下部为紫红色砂砾岩夹灰紫色砾岩，底部为一层厚数米的中粗粒砂岩与宜君组为界。上部为紫红色细中粒砂岩夹同色含砾粗砂岩或砾岩条带，具大型交错层理。分布于宜君组出露两侧地区。宜君组K1y最大厚度180m灰紫色巨厚层状巨砾岩。出露于五曲湾、青渠、良舍、北马坊、崔木、槐疙瘩梁两侧中生界侏罗系中统安定组J2a西部最大厚度204.48m。以紫红色泥岩、砂质泥岩为主，夹浅紫色中粗粒砂岩，富含钙质结核，底部为一巨厚层状含砾粗砂岩。出露于五曲湾、青渠窑、北马坊、澄铭窑、拜家河等地。直罗组J2z一般20m左右，最大76.63m。以灰绿色为主，夹暗紫色、蓝灰色泥岩、砂质泥岩及细中粒砂岩，底部为一层含砾粗砂岩与细砾岩。出露于五曲湾、青渠窑、北马坊、拜家河等地。延安组J2y最大厚度153.22m。下部为灰色铝质泥岩与厚煤层，底部发育不稳定厚砂岩；中部为灰色泥岩、砂质泥岩与灰白色砂岩夹炭质泥岩及薄煤层，上部为砂岩、泥岩。本组中、下部富含植物化石。出露较少，仅在五曲湾、青渠窑、北马坊、澄铭窑出露。下统富县组J1f最大厚度26.33m。杂色花斑状铝土质泥岩，底部多含有角砾。出露于五曲湾、青渠窑等地。三叠系中统铜川组T2t700m中、下部为灰绿色黄绿色巨厚层状细中粒长石砂岩，夹同色与紫红色泥岩、粉砂岩，含新芦木化石；上部为灰绿色中厚层状细粒长石砂岩与灰绿色粉砂岩、灰色泥岩、砂质泥岩互层夹煤线，含方鳞鱼、叶肢介及新芦木化石。出露于麟游、寒北沟、北马坊、澄铭窑、崔木槐疙瘩梁南北两侧沟谷中。彬长矿区地表见有中生界中三叠统铜川组、侏罗系、下白垩统下部宜君组、洛河组、华池组地层、新生界新近系上新统三趾马层及第四系更新统、全新统各组地层。井田内仅见有侏罗系直罗组以上地层出露。1.2.2 地质构造彬长矿区位于鄂尔多斯盆地南部的渭北挠褶带北缘庙彬凹陷。其上发育着次一级走向北东北东东，倾角平缓的褶曲构造，自南向北依次排列为：彬县背斜、大佛寺向斜区、路家小灵台背斜、孟村向斜区、七里铺西坡背斜。这些褶曲是起伏幅度不大，形态比较复杂的短轴背斜和宽缓的向斜构造。背斜发育不对称，北陡而南缓，北翼倾角一般57,最大18，南翼倾角35，轴部平缓一般13。该井田位于彬长矿区东南部大佛寺向斜东端南翼，南靠彬县背斜，为北倾或北西倾斜的简单的单斜构造，北部位于大佛寺向斜轴部地层平缓，倾角03,中南部较大倾角为58。南部位于彬县背斜北翼挠褶带，地层倾角较陡，一般在1518。依据构造形态及地层倾角变化，将井田内构造分为二部分，以X10、X11、CK12孔连线为分界线，南部为倾斜带，北部为平缓起伏带，现将各带分述于后。1、北部平缓起伏带：该带近于大佛寺向斜轴部，自南而北，地层趋于平缓，南部倾角可达5，北部倾角02，其间有小的波状起伏，如北部的侯家砭以西，中部的水帘乡一带，成煤前后为小的隆起，富县组地层无沉积，煤层也较两侧沉积薄。小隆起两侧相对较低，成煤前后地层、煤层沉积较厚。表现在煤层底板等高线上出现1020m起伏差，该带除倾角平缓的小起伏外，无断裂构造。2、南部倾斜带：位于井田南部，为一单斜构造，地层北倾转为北西西倾斜，倾角1518，西部地层倾角有变小的趋势。地表未见断裂存在。在邻近井田的生产矿井中常有小断层出现。总之，井田为简单的单斜构造，只是因所处构造位置不同，其倾角大小有变化，小断裂构造发育在井田南缘，而在高级储量区范围内不发育。井田南部倾斜带在煤层开采过程中应注意小断裂构造的影响。图1-3 5煤层综合柱状图1.3 矿井赋存特征及开采技术条件1.3.1 煤层及煤质井田的含煤地层为中下侏罗统延安组地层，厚度55.5094.21m。根据岩性、岩相、沉积旋回及含煤性自上而下分为上、中、下三个含煤段。1、上含煤段上含煤段井田内虽普遍分布，但由于受直罗组冲刷，残存厚度变化较大，井田内虽普遍分布，但比矿区东北部各井田厚度较小，水帘乡西最薄为13.22m，候家砭最厚28.38m，一般为20-25m。底部为厚层灰白色砂岩、泥岩夹中、细粒砂岩。该段含3层，即2、3、4号，为复杂结构的薄煤层。2、中含煤段中含煤段在本井田分布广、厚度大、保存完整。井田内最薄27.04m，一般厚度为30-35m，最大厚度45.14m，厚度变化较大，常见一薄煤层，为复杂结构的薄煤层。3、下含煤段下含煤段全区分布，东南部边缘受彬县背斜隆起的影响，有变薄趋势。水帘乡以西及候家砭西部底部隆起区最薄，分别为16.64m和19.22m，南部同沉积向斜区，沉积相对较厚，一般超过35m，最厚达37.67m。中部为本区主采5煤层。含煤地层在本井田16个见煤钻孔中，一般见煤34层，最多5层。中、上含煤段属曲流河岸后沼泽成煤环境，含煤性差、煤层薄、结构复杂，煤层极不稳定。上含煤段仅见煤线及少量煤层，为结构复杂的薄煤层，含煤系数0.810.1%，均无工业价值。中含煤段的5上-1、5上-2、5上煤为区内局部可采煤层，含煤系数最低，为03.9%。下含煤段的5煤层厚度大、分布广、结构简单，为区内的主采煤层，含煤系数46.990%，一般为6070%。其余煤层由于结构复杂，煤层极不稳定，煤层薄，均不可采。区内主采煤层为5煤，其全区均可采， 5上-1、5上-2、5上煤仅在矿区的西部可采。5煤：分布层位位于延安组下含煤段的中部，距延安组含煤地层底部1.4814.13m，距中含煤段底部砂岩0.336.72m。煤层大致呈东西走向，向北倾斜，煤层倾角018，中北部倾较小，一般08，南部倾较大，一般1518。煤厚13.8718.50m，平均16.76m，为巨厚煤层，稳定性较高，可采面积10.3km2。煤层结构复杂，一般在上部与底部含夹矸24层，最多7层。岩性为泥岩、炭质泥岩与泥质粉砂岩。夹矸薄，厚度0.050.25m，最大0.7m左右，含矸率仅0.84.7%。顶板为泥岩、砂质泥岩与细粉砂岩，厚度平均15m；底板为铝土质泥岩与铝土质粉砂岩，厚度平均310m，有时见炭质泥岩伪顶或伪底，厚度小，一般0.20m左右。煤层埋深267.10592.30m，煤层底板标高445700m。5上: 煤层厚度1.044.86m，平均2.95m，变异系数61%，煤层埋深222-455m。5上-1：煤层厚度0.851.39m，煤层薄，变异系数43%，煤层埋深220-450m。5上-2：煤层厚0.002.36m，平均厚1.36m，变异系数29%，煤层薄，较稳定，煤层结构简单，无夹矸或含一层夹矸，夹矸岩性以泥岩、砂质泥岩为主；夹矸厚一般0.30m。表1-4下沟井田见煤钻孔情况一览表编号见煤点可采点相邻煤层间距（米）距5煤间距（米）211450.0035045.0042040.005上-13130.005上-22020.005上217.65514145上-2：煤层厚0.002.36m，平均厚1.36m，变异系数29%，煤层薄，较稳定，煤层结构简单，无夹矸或含一层夹矸，夹矸岩性以泥岩、砂质泥岩为主；夹矸厚一般0.30m。5号煤层是下沟井田唯一的全区分布的主要可采煤层，其层位位于区域含煤建造的最下部。下距侏罗系延安组含煤地层底部1.4814.13m（X2），上距延安组中含煤段底部砂岩0.336.72m（X10），煤层厚度13.8718.50m（X2），平均16.76m。本井田主要可采煤层5号煤层，为黑色，沥清暗淡光泽，参差状断口，条痕黑褐色染手，易燃，燃烧时浓烟，长焰，不熔化。强度中等，块煤率约50%左右。镜煤最大反射0.62%，为低变质之腐植烟煤。本井田各煤层物理性质相似，现将可采煤层的物理性质列于表1-5.表1-5各煤层物理性质煤层号物性5上-2、5上5上-15颜色黑色黑色黑色条痕褐黑褐黑褐黑光泽沥青沥青沥青结构细条带条带状条带状条带状构造层状层状层状内生裂隙（条/cm）5-7/56/58-12/5断口贝壳状、阶梯状贝壳状贝壳状、参差状火焰红焰、黑烟、微膨不膨红焰、黑烟、微膨不膨焰长、烟浓、微膨不膨视密度1.451.431.32（下沟井田勘探报告、彬长详查地质报告）1.39（大佛寺井田勘探报告）真密度1.521.56视电阻率100100130岩石类型半亮、暗淡型暗淡型半亮半暗型宏观煤岩类型：5上-1、5上-2煤层上部以暗淡型为主，下部为半亮半暗型；5上-1煤层为暗淡型； 5煤层宏观煤岩类型为半亮半暗型，局部地段下部为暗淡型 ，有少量星散状硫化铁结核。煤层发育两组裂隙，裂隙面多为方解石充填。一般上半部为半亮煤和半暗煤互层，条带结构，暗煤夹亮煤细条带和镜煤线层或透镜体，内生裂隙发育，充填有方解石，沿层面有丝炭薄层或碎片，具沥青光泽和参差状断口（少量为贝壳状），个别部位呈页片状结构，疏松易碎。下半部以半暗煤为主，均一状和宽条带状结构，夹少量亮煤条带，内生裂隙不发育，但有构造裂隙及方解石脉。水分（Mad）：各煤层空气干燥基水分原煤4.665.24%，平均4.95%；各煤层水分含量较低。灰分（Ad）：各煤层原煤灰分产率15.7818.72%，平均14.23%；按国家煤炭质量分级标准（GB/T15224.1-2004），属低灰煤。浮煤挥发分产率（Vdaf）：各煤层浮煤挥发分产率30.5034.37%，平均30.61%；按国家煤炭行业标准（MT/T849-2000）煤的挥发分产率分级，属中高挥发分煤。全硫（St,d）：各煤层原煤全硫含量0.521.47%，平均0.64% ,3煤层原煤全硫含量为0.072.26%，平均0.58%。按国家标准（GB/T15224.2-2004）煤炭质量分级，属低硫煤。磷（Pd）：各煤层原煤磷含量0.01%，按国家煤炭行业标准(MT/T562-1996)煤中磷分分级，属特低磷煤。氯（Cl）:各煤层氯含量均较低，为0.0040.09%，平均值为0.0220.031%，属特低氯煤。表1-6各煤层煤质综合成果表煤层号原煤测定水分Mad灰分Ad挥发分Vadf全硫St，d（%）磷Pd（%）发热量Q(MJ/kg)焦渣特征5上、5上-25.2417.7234.371.580.02025.943-45上-15.0617.5730.501.590.01226.522-354.6615.7832.430.690.02026.372-3表1-7各煤层煤质综合成果表煤层号浮煤测定水分Mad灰分Ad挥发分Vadf全硫St，d（%）磷Pd（%）发热量Q(MJ/kg)焦渣特征5上、5上-25.645.8434.910.700.00431.943-45上-15.454.8131.170.680.0052-355.026.0432.070.270.01332.022-3氟(F)：各煤层原煤氟含量平均值变化在79-82PPM，浮煤氟含量平均值71-75PPM，含量较高，应引起重视。煤中碳酸盐二氧化碳：各煤层碳酸盐二氧化碳含量较低。各煤层煤灰成分以二氧化硅及三氧化二铝为主，氧化钙也很高，氧化铁仅为8.02%。发热量：各煤层原煤干燥基低位发热量（Qnet,d）25.9426.52MJ/kg。根据GB/T15224.32004国家标准分级，煤炭发热量属高热值煤。可磨性：各煤层原煤哈氏可磨性指数为62.6264.56%，按国家煤炭行业标准（MT/T852）煤的哈氏可磨性指数分级，应属较易磨细的煤。煤灰熔融性：各煤层煤灰软化温度（ST）大于1286，根据煤炭行业标准（MT/T853.1-2000）煤灰软化温度分级，属高熔灰份。粘结性与结焦性：各煤层粘结指数（GRI）大部分为0，焦渣特征在2-3、3-4之间，粘结性、结焦性差。热稳定性：各煤层大于6mm(Ts+6)残渣大于85%，根据国家煤炭行业标准（MT/T560-1996）煤的热稳定性分级，属高等热稳定性煤。煤对CO2反应性：各煤层反应性随温度的升高而增大。950时，低于50%，当温度升高到1100时，升高至67%左右；化学活动性较差。低温干馏（焦油产率Tar,d）：各煤层原煤焦油产率大于7%，属富油煤。可选性：煤层上部和底部有夹矸24层，最多7层，夹矸厚0.050.25m，最大0.7m，夹矸岩性为泥岩、炭质泥岩与泥质粉砂岩。生产过程混入的矸石是容易选出的。煤层靠底部灰分较高，1821%以上，且呈均匀分布，但一般厚度不超过4m，较难选外，上部煤层主要属易选煤。本井田无煤系出露。煤层最浅埋深在300米以下，煤质测试指标均属正常，不存在风氧化现象。本井田内各煤层浮煤挥发分产率平均值为30.61%，粘结指数为0，属不粘煤31号(BN31)，煤类单一，变化较小。本次勘探作了大量的煤质采样化验工作，并利用以往阶段的煤质资料，采样种类及测试项目齐全，成果可靠。5上-1、5上、5上-2煤层属中灰、中硫、低磷、中高热值煤；5煤为中灰、低硫、低磷、高热值煤。1.3.2 瓦斯赋存状况、煤尘爆炸危险性、煤的自然性及地温情况1、煤层自燃发火该井田共采集燃点试验样7个，原煤着火点最低335，最高345，着火温度降低值t一般为1217，Vr值大于30%,Cr含量大于80%，结论为自燃发火煤层。实际在水帘矿、火石咀矿，一般采空区35个月就发生自燃。2、瓦斯根据咸阳市煤炭工业办公室文件2003年以咸政煤发200439号文关于 2003年度全市煤矿矿井瓦斯等级鉴定结果的通知，彬县下沟煤矿2002年相对瓦斯涌出量 0.89 m3 /t，2003 年相对涌出量 2.94 m3 /t，2004 年相对瓦斯涌出量为 4.30 m3 /t，鉴定为低瓦斯矿井。依据 2005 年 8 月抚顺分院所编制的彬县煤炭有限责任公司下沟煤矿瓦斯等级鉴定报告书：相对瓦斯涌出量为 5.99 m3 /t，为低瓦斯矿井。3、煤尘据重庆煤研所对井田3个钻孔、7个样鉴定，其火焰长度为50大于400m/m，岩粉量4060%，Vr值30%以上，结论为该煤层有煤尘爆炸危险。4、地热井田内地温梯度最小为 3.1/100 m，最大为 3.8/100 m。煤层底板最低温度为 24.2，最高温度为 26.2。下沟井田属于地温正常区。1.3.3水文地质全新统（Q4）孔隙潜水含水层，主要沿泾河河谷呈带状分布，厚度412米。上部以浅棕黄色砂质粘土为主，透水而不含水；中部为老黄土层，孔隙性稍好，可形成弱的含水层；下部为含泥沙的卵砾石层，透水性及含水性均较好。含水地段在泾河河谷侵蚀基准面以上，倾角不大，形成承托型蓄水构造，由大气降水渗入补给为主。经调查,富水性中等，属孔隙潜水含水层。水质类型为HCO3CaNaMg型水，总硬度24.078德国度，属硬水。矿化度为0.72g/l,属淡水。第四系中、上更新统黄土孔隙裂隙潜水含水层，分布于黄土塬区。主要由黄土、砂黄土、古土壤组成，属孔隙裂隙含水层。于塬边缘普遍出露，泉流量0.0071.192L/s。据钻孔抽水试验：单位涌水量0.077950.08299L/s.m，水质类型HCO3-NaCaMg，HCO3-NaCa，矿化度0.3000.348g/L ，水温1415。广泛分布于基岩之上，各沟谷两岸均有出露。下部为固结未固结的中粗粒碎屑岩（物）组成的相对含水层，属富水性较弱的孔隙、裂隙含水层。厚约30米，富水性变化较大，多见下降泉，流量不大，常与下部基岩中含水层接触，形成联合式蓄水构造，使水力性质和补、径、排关系趋于多样化，以大气降水补给为主。经采样分析，水质类型为HCO3-NaMg型水，总硬度16.0德国度，属微硬水，矿化度0.340.39g/l,属淡水。洛河、宜君组中粗砂碎屑岩含水层全区分布，伏于华池环河组隔水岩组之下，由占该组总厚7080%的中、粗粒砂岩系构成稳定的含水层，单位涌水量为0.05740.7484l/sm，为区内基岩中富水性较强的含水岩组。其蓄水构造为一走向NE，倾向NW，较平缓的单斜构造，该构造为开启型构造。本区主要为径流区，径流方向由南流向北，基本与地表水流向一致，补给来源以区域地下水流系统中的断面径流为主。该岩组沉积物以泥岩、砂质泥岩和粉、细砂岩为主，中粗粒砂岩次之。分为安定、直罗无煤地层含水岩组、延安赋煤地层含水岩组。其蓄水构造为一走向NE，倾向NW，略有起伏的区域单斜构造的组成部分。地下水交替非常缓慢，呈滞流状态，水量贫，水质差。地下水隔水层分布于黄土塬区，于塬边缘沟谷中断续出露，厚度30m左右。上部为浅棕红色、棕红色粘土、亚粘土，致密，具团状块结构，并为Fe，Mn质所浸染，富含零散钙质结核；下部为棕红色粘土，钙质成份高，并含数层钙质结核层。总体而言，本层段岩性稳定，隔水性强，为井田松散岩类与基岩含水层之间的稳定隔水层。富县组岩性为紫红色灰绿色泥岩、砂质泥岩夹细粒砂岩，底部见有浅灰色中粒砂岩透镜体。铜川组为煤系之基底岩层，一般钻孔揭露较少，岩性为具有隔水性特征的泥岩、砂质泥岩和粉砂岩互层，未见含水性岩层，裂隙不发育，因而视为相对隔水岩组。井田内白垩系砂砾岩含水层，系区域性白垩系承压水盆地西南边缘组成部分，呈现为一开启型含水构造。地下水补给来源以区域侧向迳流为主，大气降水次之。地下水迳流方向受地质构造及地形地貌条件控制，具多向性。侵蚀基准面以上地下水，一般由地势较高的分水岭地带向沟谷方向运移，以泉的形式排泄。深层地下水受区域水动力场控制，总体呈由南西而北东缓慢运移，向泾河排泄。井田中大气降水、地表水、地下水呈现如下关系：大气降水补给地下水，河床以上的含水层又补给河流，河水又补给河床以下的含水层。由于河床以下的岩层的渗透性微弱，故河床以下岩层接受河水的补给量远小于河床以上含水层对河水的补给量。1.4水文地质勘查类型通过对邻区和生产矿井5#号煤层采空冒裂带高度的计算以及采空冒裂带高度带内含水层富水程度的研究，扩大区范围5#煤层采空冒裂带未进入白垩系地层。下沟煤矿生产中冒落带高度为1520米，冒裂带高度为5560米，这个高度不会导致扩大区主要含水层导入矿井井巷内。而直接充水含水层为5#煤层及其以上侏罗系中的含水层，属弱含水层，因此，矿区水文地质条件简单。5#煤层是以裂隙充水含水层为主的水文地质条件中等的矿床，所以本区水文地质勘查类型为二类一型。第2章 井田开拓2.1矿井境界及储量2.1.1井田境界（1）根据2009年申请的煤炭生产许可证（采矿许可证编号206104270277）给予该矿开采范围由19个拐点坐标圈定，面积10.321平方公里，各拐点坐标如下。表2-1井田拐点坐标（1980西安坐标系）点号纬距X经距Y13882656.88736499966.55023882495.86436500993.56033882845.85436501723.57743883250.84336502523.59553882545.81636503423.59263883273.81036504173.61773882070.78836504488.59783881995.79136504298.59393881405.79136503943.576103881185.78636504029.573113881110.78536504004.571123880815.79036503583.560133880445.792365032588.548143880445.82536501623.527153880575.82736501623.529163880575.88136498923.494173881386.89236498923.511183881263.87136499872.521193881772.87736499898.531（2）下沟井田批准的境界为：东以水节沟为界与火石嘴井田毗邻，南以长4孔正东西划界与水帘矿相邻，西以37号孔与157号孔连线东推1km为界与大佛寺毗邻，北以规划中的西平铁路煤柱为界与官牌井田隔河相望。由于下沟井田的四周均为其他井田，所以下沟井田四周没有扩大的可能性。井田的走向长度最大为4.57km、最小为3.685km 平均4.11km，井田倾斜长度最大为2.73km，最小为2.49km、平均2.06km，井田面积为10.321km2.2.1.2 资源/储量（1）地质资源储量（Z）Z=mirisi/cos式中：mi第i煤层平均厚度，m；ri第i煤层容重，t/m3；si第i煤层面积；第i煤层倾角。根据煤层赋存条件，将5#煤层分为10块，分别计算各块的储量如下表2-2.表2-2各块煤层储量计算表序号倾角（）实际面积（m2）煤厚（m）容重（t/m3）地质资源储量（t）010.7561976430.8616.471.3242972138.14020.9521018494.92317.171.3223086763.11031.062860800.3916.671.3218944650.33042.533850879.687516.611.3218673953.03053.7101006623.43814.041.3218694728.65065.151530137.1116.561.3211635362.010716.643191946.87515.791.324175636.5180815.483916571.48516.411.3220601679.330915.2831655641.01517.051.3238627906.78106.3631313653.90817.181.3229973253.93合计10321179.69227386098.8综上，地质资源储量 Z为 227.39 Mt.(2)工业资源储量(Zg)工业资源储量可按下式计算：Zg111b+2M11+121b+2M22+333K取 111b+2M1160Z；121b+2M22=30Z；333=10Z；K 取 0.8。则：Zg111b+2M11+121b+2M22+333K60Z+30Z+10Z0.80.9227.386+0.1227.3860.8222.84 Mt(3)设计资源储量 (Zs)设计资源储量（Zs）可按下式计算：ZsZg-P1-P2-Pn式中：Zg工业资源储量；P1井田边界保护煤柱损失，取井田边界保护煤柱宽度为 40 m；P2断层保护煤柱损失，由于井田内没有断层，因此该值为 0。井田边界保护煤柱按下沟矿实际情况取 40 m，则用下式计算井田边界保护煤柱损失。P1HLmr式中：H井田边界煤柱宽度，m；取 40 m；L井田边界长度，m；边界长度为 16021.8745 m；M煤层厚度，m；厚度平均为 16.76 m；R煤层容重，t/m3 ；1.32 t/m3 ；P1井田边界保护煤柱损失，Mt。则：P1HLmr4016021.874516.761.3214.17820536 Mt则：ZsZg-P1-P2222.83828-14.17820536-0208.6600746 Mt（4）设计可采储量(Zk)本设计是对井田内平均厚度为16.76m 的5#煤层进行开采设计，因此，井田内的各种永久煤柱损失按5#煤层进行计算。1）大巷保护煤柱损失本矿采用单水平开采，共有三条大巷。三条大巷全部布置在煤层中，各留40m的保护煤柱。大巷保护煤柱损失可按下式计算：PHLmr式中：P大巷保护煤柱损失，Mt；H大巷长度，4028 m；L大巷保护煤柱宽度，回风大巷、运输大巷取、轨道大巷取 40m；M煤层厚度，16.76 m；煤的容重，1.32 t/m3。则： PHLmr402816.761.3244014.36 Mt2）工业广场保护煤柱损失根据煤炭工业设计规范第 5-22 条规定，不同井型与其对应的工业广场面积，并结合本设计井型（1.5Mt/a），应该是18公顷，即0.18 km，但是近些年来，工业广场的面积都由缩小的趋势。本设计取0.80的系数，则工业广场的面积为0.144 km2。长轴定为 400 m，短轴定为360 m。工业广场地面标高大约在840 m左右，煤层标高大约在 480 m左右。根据矿区建筑物和构筑物保护等级的有关规定，工业广场为一级保护，所以围护带的宽度取20 m。表2-3本矿井的地质条件及冲积层和基岩层移动角见下表煤层厚度/m煤层倾角/维护带宽度/m表土层移动角 /16.7612045走向移动角 /上山移动角 /下山移动角 /表土层厚度/m80757540采用垂直剖面法计算工业广场的压煤损失，得出保护煤柱的面积为421129.8m2。则：工业广场的煤柱损失量为：Z=SM式中：Z工业广场煤柱量，t；S工业广场压煤面积，m2；M煤层厚度，m；煤的容重，t/m3。所以：Z 工广421129.816.761.329.32 Mt3）井筒保护煤柱损失Z井筒=75030416.761.32=1991088 t=1.99 Mt4)泾河下压煤以及312国道压煤损失Z压煤=2149810.93816.761.32=47560697.33t=47.56 Mt表2-4各保护煤柱损失见下表项目数值（Mt）总计(Mt)大巷保护煤柱14.36 Mt63.91Mt工业广场保护煤柱0泾河下压煤312国道压煤47.56 Mt井筒保护煤柱1.99 M设计可采储量可按下式进行计算：Zk（Zs-P）C式中：Zs设计资源储量；P井筒、工业广场、大巷等保护煤柱损失；C采区采出率，本矿取 0.75。所以，矿井设计可采储量Zk（Zs-P）C（208.67 Mt -63.91 Mt）0.75108.57 Mt表2-5矿井储量汇总见表项目计算结果（Mt）地质资源储量 Z227.39 Mt工业资源储量 Zg222.84 Mt设计资源储量 Zs208.66 Mt设计可采储量 Zk108.57Mt2.2 矿井设计生产能力及服务年限2.2.1 矿井工作制度1、按照煤炭工业矿井设计规范中的规定，确定本矿井设计生产能力按每年工作日330d计算，每天净提升时间为16h。2、三八制作业(两班生产，一班检修)，每日两班出煤。2.2.2 矿井设计生产能力由地质资料可知：本井田储量丰富，地质结构简单，煤层稳定，开采技术条件好，有足够的条件建成大型矿井，结合本井田的工业资源储量和设计可采储量最终选定矿井设计生产能力为1.5Mt/a。2.2.3矿井设计服务年限矿井设计可采储量Zk、设计生产能力A、矿井服务年限T三者之间的关系为：T=Zk/（AK）式中： T矿井服务年限，a；Zk矿井设计可采储量，Mt；A 设计生产能力，Mt/a；K矿井储量备用系数，一般取1.31.5，本设计采用1.3.则矿井服务年限为：T= T =108.57/(1.51.3 )=55.7 a服务年限符合要求。2.2.4 矿井生产能力的确定按矿井的实际煤层开采能力，辅助生产能力，储量条件及安全条件因素对井型进行校核：1、 煤层开采能力井田内只有5#煤层可采，平均厚度 16.76 m，为厚煤层，赋存稳定，厚度基本 无变化。煤层倾 角不大，地质条件简单，根据现代化矿井“一矿一井一面”的发展模式，可以布置一个综采放顶煤工作面。2、 辅助生产环节的能力校核矿井设计为大型矿井，开拓方式为双斜井开拓。主井采用胶带运输机提升原煤至地面，运输能力大自动化程度高，副井采用串车提升，运输大巷采用胶带输送机，轨道大巷采用电机车牵引1.5t矿车运输，运输能力大，调度方便。3、 通风安全条件的校核本矿井为低瓦斯矿井，瓦斯涌出量低，但煤尘具有强爆炸危险，煤炭有自然发火倾向，发火期 3-5个月。矿井生产前期采用中央并列式通风，后期采用中央边界式通风。4、 矿井生产能力应与其储量相适应，以保证有足够的矿井和水平的服务年限。我国煤炭工业矿井设计规范对各类井型的矿井和水平的设计服务年限要求如下。表2-6我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力（万 t/a）矿井设计服务年限（a）开采第一水平设计服务年限/a煤层倾角45600 及以上7035300-5006030120-2405025201545-9040201510本矿井服务年限符合要求。2.3井田开拓井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。2.3.1 工业场地及井口位置的选择1）工业场地位置的选择由于受井田内地表山地沟谷河川等地形地貌的约束，工业场地位置的选择受到了很大的限制，靠近312国道的附近有两块相对比较平坦的面积基本足够的场地可选。一个位于井田东部，太偏了。另一个位于井田走向中央，基本上位于储量的中心，以及通风运输等方面都比较方便。经比较选择井田走向的中央作为工业场地。图2-7工业场地的位置2）井筒位置的确定井筒位置选择要有利于减少初期井巷工程量，缩短建井工期，减少占地面积，降低运输费用，节省投资；要有利于矿井的迅速达产和正常接替。工业广场确定后，主、副井的井筒位置的范围基本上已经确定。矿井设计要求，主、副井位置的选择一定要有利于地面生产系统和工业场地的布置；要有利于井下井底车场的布置和与大巷的联接。同样，风井位置的选择应考虑到其应满足通风要求和矿井通风；地面有利于井筒施工和风机房建设、风机供电和管理便利；风井工程量小。经后面方案比较确定主、副井筒位置在井田走向中央，312国道以北。2.3.2井筒形式的确定井筒形式的确定井筒形式有三种：平硐、斜井和立井。在一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。但在解决具体问题时，必须从自然地质条件、技术条件和经济条件各个方面综合考虑。表2-8井筒形式比较井筒形式优点缺点适用条件平硐1、运输环节和设别少、系统简单、费用低。2 工业设施简单。 3 井巷工程量少，省去排水设备，大大减少了排水费用。 4 施工条件好，掘进速度快，加快建井工期。