平煤神马集团三环公司矿井勘察设计毕业论文.doc

平煤神马集团三环公司矿井勘察设计毕业论文目录前 言- 1 -1 矿区概况及井田地质特征- 2 -1.1矿区概况- 2 -1.2井田地质特征- 6 -1.3井田勘探程度- 20 -2 矿井储量、年产量及服务年限- 24 -2.1井田境界- 24 -2.2井田储量- 24 -2.3矿井年产量己服务年限- 30 -3 井田开拓- 31 -3.1概述- 31 -3.2井田开拓- 31 -3.3井筒特征- 36 -3.4井底车场及硐室- 39 -3.5开采顺序及采区、采煤工作面的配置- 53 -3.6井巷工程量和建井工期- 56 -4 采煤方法- 59 -4.1采煤方法的选择- 59 -4.2采区巷道布置及生产系统- 59 -4.3采煤工艺设计- 68 -5 矿井运输、提升及排水- 72 -5.1矿井运输- 72 -5.2矿井提升- 79 -5.3矿井排水- 89 -6 矿井通风与安全技术措施- 100 -6.1矿井通风系统的选择- 100 -6.2风量机算及风量分配- 103 -6.3全矿通风阻力计算- 109 -6.4扇风机选型- 114 -6.5矿井安全技术措施- 117 -7 矿山环保- 124 -7.1矿山污染源概述- 124 -7.2矿山污染源的防治- 125 -结 论- 128 -致 谢- 130 -参考文献- 131 - 135 -1 矿区概况及井田地质特征1.1矿区概况1.1.1位置与交通三环有限责任公司（简称三环公司）位于平顶山矿区中西部，现下属两对矿井，矿井位于平顶山市程平路西市场西约500m，东距市中心3km，东与二矿、西与先锋矿、五矿、六矿相邻，北与四矿相接，南邻七矿。行政区划隶属平顶山市新华区管辖，地理坐标，东经：11311151132615，北纬：334230335028；新建十号井位于原矿井西北部约5km，南东距平顶山市8km，东北同四矿、西北同五矿、六矿毗邻，南邻天力公司先锋矿，地理坐标，东经：11314341131712，北纬：334608334828。矿井位于平顶山市区的西北部，均有公路及市内公交车从工业广场通过。铁路由火车站向东有漯宝线与京广线相接，往西经宝丰与焦枝线相连，矿区专用铁路有平韩线、平午线；公路以平顶山市为中心，分别有高速公路、高等级公路通往许昌、郑州、南阳、洛阳，与临近市、县及乡镇均有公路相通，交通极为便利，交通图见图1-1-1。1.1.2井田地形、地势平顶山煤田位于沙河和汝河之间的低山和丘陵地带，四周均为平原，三环公司矿井位于煤田中段南部，即由擂鼓台、小擂鼓台及407.7m高地一线组成的近东西向低山的南部冲积平原斜坡，地形北高南低，原矿井标高+100165m，高差65m；十号井标高+170+226m，高差56m。井田内无固定地表水体，由于受地形地貌的影响，仅发育有近南北向冲沟，平时干枯无水，夏季暴雨季节排泄由北部山区汇集的大气降水。位于煤田西南部的白龟山水库和南部的湛河和沙河，是煤田内较大的地表水体。湛河呈由西向东径流，西与白龟山水库（最大库容量6.49亿m3）相连，向东流入沙河，一般流量0.47.3m3/s，历年最高洪水位标高+87.57m；沙河最大流量3000m3/s，旱季流量0.8m3/s。本区属地震烈度区度区，按中国地震动参数区划图（GB18306-2001），本区所属地震动峰值加速度分区为0.05g。图1-1-1 三环公司矿井交通位置图1.1.3气候区内属暖温带大陆性半干旱季风气候，夏季炎热，冬季寒冷，四季分明，据平顶山气象站历年资料：气 温：最高气温42.6（1966年7月19日），最低气温-18.8（1955年1月30日），历年平均气温为14。降雨量：年最大降雨量1221.9mm（2000年），最小降雨量434.1mm（1966年），年平均降雨量742.6mm，月最大降雨量481.3mm（2000年7月）。最大连续降雨天数9天（1964年4月13日21日），雨季集中在7、8、9三个月。蒸发量：年最大蒸发量2825mm（1959年），最小蒸发量1490.5mm（1964年）。月最大蒸发量408.9mm（1959年7月），月最小蒸发量40.7mm（1957年1月）。蒸发量大于降雨量。湿度和风速：平均绝对湿度13.5mm，平均相对湿度67%。冰冻期一般是12月到来年3月。冻土最大深度22cm。最大风速24m/s，平均风速2.8m/s。风向北西、北北西和北东，常年主风向为北东。1.1.4矿井生产建设概况平顶山煤业（集团）三环有限责任公司，原为平顶山煤业（集团）有限责任公司三矿。1991年末三矿更名为平顶山矿务局三环公司。因地质构造复杂，资源枯竭，1991年经中煤总计字（1991）第381号文关于同意核销平顶山矿务局三矿统配生产能力的批复的批准，从1992年1月1日起，三矿重组为三环公司，对剩余煤炭资源进行复采。1996年8月，根据企业改制的要求，组建了三环有限责任公司（以下简称三环公司）。改制后，仍以煤炭开采业为主，除开采原矿井残留的边角煤和煤柱外，在原矿井西北部新建十号井，自此，三环公司现有两对矿井生产。（1）原矿井矿井由武汉煤矿设计院设计，1955年10月1日动工建井，1957年12月31日投产，1958年7月达到矿井设计生产能力30万吨/年，原设计服务年限42年。矿井在50年的生产历史过程中，经过了扩边、延伸和改造，增加了资源量，从而提高了全矿井的生产能力，2005年全矿井生产能力达到55万吨，2006年矿井核定年生产能力23万t。主采二叠系山西组二2、二1（己15、己16-17）煤层和石炭系太原组一5（庚20）煤层，面积3.57km2，分为-75m、-110m和-220m三个水平。其中，二（己）煤段分为2个水平及东一、东三、东五、四、六、八和西翼7个采区，已分别于2001年和2003年全部回采结束；一5（庚20）煤层分为：二、四、六、八和十5个采区，现仅十采区正在回采，其它采区已全部结束。截止2006年底，累计剩余储量396.7万t，主要为断层煤柱和边角煤，可采储量仅31万t。（2）十号井矿井由武汉煤矿设计院设计，1998年3月动工建设，2000年5月投产，设计年生产能力15万t，开采深度600m，服务年限20年。2006年核定年生产能力32万t，实际生产原煤29.7万t。矿井面积1.27km2，目前，分75和220m两个水平开采，一水平主采五2、四3和四2（丁5-6、戊8和戊9-10）煤层；二水平主采二2和二1（己15和己16-17）煤层。其中，四3（戊8）煤层于2001年回采结束，四2、二2和二1（戊9-10、己15和己16-17）煤层正在回采，五2（丁5-6）煤层正做开拓工程，一5（庚20）煤层尚未开采。截止2006年底，累计保有资源储量985.9万t，可采储量614.7万t。1.1.5小窑开采情况井田内共有小井6座，即凤凰岭煤矿（新兴果园煤矿）、富国煤矿（湛河区宏达煤矿）、永发煤矿、新华区一矿二号井、胜利煤矿、新华区六矿。矿井位置及生产情况，见表1-11。由于矿井大部分已回采结束，位于井田的小煤矿主要开采剩余的边角煤块段，大部分对矿井安全生产构不成威胁。位于原矿井西南部的胜利煤矿，法定开采四（戊）煤段煤层，面积约0.16km2，立井生产，界内资源早已枯竭，经本矿实际揭露，推测越层越界开采二（己）煤段煤层，对矿井安全有一定的安全隐患。1.1.6矿井附近的厂矿和农业情况区内原以煤炭开发与加工为主导产业，其原煤产量居全国前列，为我省能源和工业用煤需求及缓解南方煤炭馈缺起着不容忽视的作用；并以其为中心形成了铁路、公路网络，交通运输极为便利；此外，有平高电器、神马集团、姚孟电厂等大型骨干企业及机械制造、电子、电器、化工、食品加工、餐饮、旅游等，工业及服务业较为发达。农业生产以小麦、玉米为主，并发展畜牧业养殖多种经营模式，由传统农业正向现代化农业过渡。表1-1-1 井田小煤矿基本情况一览表矿井名称开采煤层开采标高(m)生产规模（万t）对本矿井的影响备注凤凰岭煤矿四(戊)煤-20、-7015无富国煤矿二(己)组+56、-3015无永发煤矿二(己)组-40、-1306无新华区一矿二号井二(己)组+60、-406无胜利煤矿四(戊)煤6有新华区六矿四(戊)煤6无已关闭1.1.7水、电来源供水：水源为矿井水、平煤集团供水总厂一分厂净化后的七矿井下水和白龟山水库水，可以满足工业与生活用水要求。供电：河南是能源大省，是我国主要电力输出省份之一。平顶山市境内，除姚孟电厂外，平煤集团有自备电厂多座。矿区供电由姚孟电厂直接至谢庄变压站，双回路供给矿区用电，用电安全可靠。1.2井田地质特征1.2.1井田内的地层情况区域内出露地层由老到新有：太古界变质岩系、上元古界震旦系、下古生界寒武系、上古生界石炭二叠系、中生界三叠系及新生界第三系第四系。其中石炭二叠系为区内主要含煤地层。太古界变质岩系与上元古界震旦系，零星出露于平顶山煤田南部鲁叶断层以北。寒武系主要出露于平顶山煤田西部韩庄矿至梁洼矿以西，常王村四周及白龟山水库北侧，石炭二叠系在低山区有零星出露。三叠系仅零星出露于由平顶山组成的低山顶部，大部分隐伏于山前缓倾斜平原冲洪积层之下。井田位于平顶山矿区中南部，为全隐伏区，经钻探揭露的地层自下而上有：寒武系、石炭系、二叠系和第四系。a寒武系（）1、中统徐庄组（2x）底部为褐色海绿石石英细砂岩；下部为灰、青灰色中厚层状泥质条带灰岩、白云质灰岩、鲕状白云质灰岩与黄绿色砂质泥岩；中部为灰深灰色中层状泥质条带白云质灰岩，鲕状白云质灰岩与黄绿色砂质泥岩互层；上部为灰深灰色厚层状灰岩，间夹绿色页岩、鲕状灰岩、泥晶灰岩及含海绿石砂岩，厚50250m。2、中统张夏组（2Zh）下部为灰深灰色厚层鲕状灰岩，间夹致密块状灰岩、泥质条带灰岩和豆状灰岩；上部主要为深灰色厚层状白云质灰岩及不明显鲕状灰岩，厚60220m。3、上统固山组（3g）主要为灰深灰色厚层状白云质灰岩，具不明显细鲕状结构，顶部风化后呈灰黑色，产三叶虫化石。钻孔揭露厚度大于50m。b石炭系上统太原组（C3t）底界以寒武系灰岩顶面，顶界为L1泥灰岩或黑色海相泥岩顶面，厚5377.5m，平均68.1m。主要由深灰色灰岩、砂质泥质、泥岩、砂岩和煤层组成，间夹薄层菱铁质泥岩和含海绵骨针化石的硅质泥岩。含灰岩411层，常见7层，灰岩中含丰富的动物化石，泥岩中含丰富的植物化石；含煤513层，其中一5（庚20）煤为区内主要可采煤层。底部为灰深灰色鲕状铝土质泥岩，含黄铁矿结核，与下伏地层呈平行不整合接触。c二叠系(P)1、下统(P1)（1）山西组()顶界以砂锅窑砂岩底面，厚87114m，平均105.3m，主要由浅灰色细粒砂岩、粉砂岩、深灰色砂质泥岩和煤层组成。含煤45层，其中二1、二2（己1617和己15）为区内主要可采煤层。顶部常见紫斑泥岩(小紫泥岩)。与下伏地层呈整合接触。（2）下石盒子组()顶界为田家沟砂岩的底界面，厚284311m，平均304.4m。下部为紫红、暗紫色泥岩、砂质泥岩 (大紫泥岩)及细中粒砂岩；中上部为深灰色泥岩、粉砂岩、砂质泥岩、砂岩和煤层组成。含煤1220层，其中四2、四3、五2和六2（戊910、戊8、丁56和丙3）为区内主要可采煤层。与下伏地层呈整合接触。2、上统(P2)（1）上石盒子组()顶界为平顶山砂岩的底界面，厚294331m，平均314m。主要为灰灰绿色泥岩、砂质泥岩、砂岩及薄煤层。含煤619层，均为不可采煤层，中部含有硅质海绵骨针岩，横向分布稳定，地表特征明显，是对比上石盒子组的可靠标志层之一。与下伏地层呈整合接触。（2）石千峰组()顶界为“小红斑”砂岩的底界面，厚0255m，平均137.8m。底部常见薄层铁质砂岩透镜体；下部为浅灰灰白色、肉红色中粗粒长石石英砂岩(俗称平顶山砂岩)、夹薄层粉砂岩及细砂岩。岩石分选性和磨圆度中等，粒度下粗上细，具平行和大型斜层理，层面上富含细小白云母片；中上部为砖红色砂质泥岩及砂岩，具有绿色斑点。与下伏地层呈整合接触。d第四系(Q)主要为黄土、粘土、亚粘土及砾石层，厚033m，平均11.93m，与下伏地层呈角度不整合接触。1.2.2.含煤地层本区主要含煤岩系为石炭系太原组、二叠系山西组、下石盒子组和上石盒子组，煤系地层平均厚750m左右，见图1-2-1。石炭系上统太原组为含煤地层第一含煤段，底界以铝土质泥岩底面，顶界止于L1泥灰岩或黑色海相泥岩顶面，厚5377.5m，平均68.1m。主要为灰岩、泥岩、砂质泥岩、砂岩和煤层互成，含灰岩411层，常见7层；含煤513层，其中一5（庚20）煤为区内主要可采煤层，多数灰岩构成煤层的直接顶板。依据岩性组合特征划分为：底部铝土质泥岩、下部灰岩、中部砂泥岩和上部灰岩四段，与下伏寒武系地层呈平行不整合接触；（1）底部铝土质泥岩段：厚09.5m，平均5.6m，主要为浅灰灰白色豆状及鲕状铝土质泥岩，下部夹紫褐色斑块及含黄铁矿集合体或黄铁矿结核，局部地段硫铁矿富集成矿。铝土质泥岩，铝含量达不到工业品位，无开采价值。（2）下部灰岩段：厚1828m，平均22.5m。主要由浅灰深灰色生物碎屑泥晶灰岩间夹簿层砂质泥岩和煤组成。含灰岩34层，常见3层，其中底部L7灰岩，厚度大，且稳定，部分地段与L6合并；L5灰岩构成一5(庚20)煤层直接顶板，灰岩中含燧石结核或燧石条带及海相动物化石。含煤35层，其中一5(庚20)煤层较稳定，达到可采厚度。（3）中部砂泥岩段：厚1429m，平均20.6m。主要为灰深灰色砂质泥岩、中细粒砂岩，间夹生物碎屑灰岩和不稳定的薄煤层或煤线，含L4灰岩，该灰岩厚度小，且不稳定，局部相变为泥岩或砂质泥岩。砂岩层图1-2-1 煤系地层柱状图面上富含白云母碎片，泥岩中富含植物化石。（4）上部灰岩段：厚1331.5m，平均19.5m。主要为深灰色生物碎屑泥晶灰岩，间夹砂质泥岩、细砂岩及薄煤层或煤线。该段以L2灰岩为主，厚度大，且稳定；L1泥灰岩，极不稳定，大部分被砂质泥岩所代替；L3灰岩，局部相变为泥岩。含煤23层，均不可采。灰岩中含大量燧石结核及燧石条带及蜓科、海百合茎、介形虫、腕足类等动物化石，砂质泥岩及粉砂岩中含植物化石。山西组为石炭二叠系含煤地层第二含煤段，顶界为砂锅窑砂岩的底界面，底界为太原组L1灰岩顶面，厚87114m，平均105.3m，与下伏太原组地层为整合接触，以大占砂岩为界，分为上、下两部分：下部：主要由灰深灰色泥岩、砂质泥岩、细砂岩和煤组成。含可采和局部可采煤层34层，其中，二1（己1617）和二2（己15）煤，为区内主要可采煤层之一。砂质泥岩中，含豆状、瘤状菱铁矿结核及星点状黄铁矿和泥质鲕粒。砂岩中具水平、波状，压扁状，透镜状及羽状交错层理。上部：自下而上有大占砂岩、香炭砂岩和小紫泥岩，层位稳定，特征明显，为确定山西组和二（己）煤段地层的主要标志。大占砂岩为灰色细中粒长石砂岩，泥钙质胶结，层面上有大量的白云母片，楔形和羽状交错层理发育；香炭砂岩为灰灰白色中厚层状细粗粒长石石英砂岩，碎屑颗粒分选性和磨圆度均较好，硅钙质胶结，具槽状和板状交错层理。顶部泥岩具鲕状结构，含有紫褐色斑块，俗称小紫泥岩。下石盒子组包括含煤地层的四（戊）六（丙）煤段，顶界位于田家沟砂岩的底界面，厚284311m，平均304.4m，与下伏地层呈整合接触。主要由灰灰白色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩和紫红色泥岩及细中粒砂岩及煤层组成。含煤1221层，其中主要可采4层。依据岩性和含煤特征分为四（戊）、五（丁）、六（丙）三个煤段：四（戊）煤段（P12-1）：主要由深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩和灰灰白色细中粒砂岩及煤层等组成，厚121160m，平均142.11m。含煤59层，可采2层。四2（戊910）和四3（戊8）煤层全区普遍发育，为本区主要可采煤层之一。本段底部为砂锅窑砂岩，厚1.228m，一般15m左右，主要为灰白至浅灰色，顶部略带绿色厚层状中粗粒砂岩，由下向上粒度变细，底部含有泥砾及泥质包体，与下伏地层为冲刷接触。其上为大紫泥岩，由紫色斑块泥岩、灰绿色粉砂质泥岩组成，厚25m左右。紫色泥岩具有明显的鲕状及豆状结构和斑块和团块状构造，常夹有灰绿色及少量紫斑和黑斑粉砂岩。五（丁）煤段（P12-2）：主要由灰深灰色砂质泥岩、粉砂岩及灰白与浅灰色中细粒石英砂岩、长石岩屑石英砂岩和煤组成，厚4180m，平均63.8m。含煤39层，其中，五2（丁56）煤为本区主要可采煤层之一。煤段的上部和下部均具紫斑泥岩，并富含菱铁质细鲕粒。六（丙）煤段（P12-3）：主要由深灰色砂质泥岩、泥岩及浅灰灰白色细至中粒长石岩屑石英砂岩和煤组成，厚98.5133m，平均100.5m。含煤25层，其中六2（丙3）煤层相对稳定，除4345勘探线之间及29勘探线以东地段相变为炭质泥岩或尖灭外，其余地段均可采。煤段上部与下部泥岩中常见紫斑，并含有菱铁质鲕粒。其顶界止于田家沟砂岩（K8）底面，产动、植物化石。上石盒子组顶界为石千峰组平顶山砂岩的底界面，厚294331m，平均314m。主要为灰灰绿色泥岩、砂质泥岩、砂岩及薄煤层。含八和九（乙和甲）煤段，含煤619层，均为不可采煤层。主采煤层特征见表1-2-1：1.2.3地质构造井田位于李口向斜西南翼，由于受区域李口向斜及锅底山正断层的影响，总体为一向北缓倾斜的单斜构造，地层走向80120，倾向35030，倾角618，由南至北逐渐变缓。表1-2-1 煤层特征序号煤层名称煤层厚度（m）煤层间距（m）倾 角（）煤牌号容 重（t/m3）煤层结构及稳定性最小-最大平均可采厚1己150.253.891.6714.7121/3JM1.435不稳定2己16-170.48.94.1131/3JM1.38较稳定（1）褶皱区域内褶皱主要有：李口向斜、灵武山向斜、白石山背斜、襄郏背斜等。李口向斜是煤田的主体构造，轴向呈N60W延伸。该向斜东起襄城西南的焦赞、盂良寨之间，经李口镇向宝丰县赵官营方向延伸，为宽缓的复式向斜。向斜两翼大致对称，地层倾角北东翼815，南西翼1025，轴部平缓，SE端收敛仰起，向NW倾伏，延伸75km以上。李口镇以东，向斜轴部出露三迭系下部地层，以西被第四系覆盖。井田总体均为单斜构造，褶皱构造欠发育，仅见煤层沿走向上的波状弯曲。（2）断层经勘探与生产揭露，较大断层共4条，祥见表1-2-2。1）小山正断层位于井田西南部，为井田内大部分地段基本同锅底山断层平行，走向132、倾向222、倾角4560，落差2080m，走向延伸2300m，断层带及其旁侧岩层破碎。该断层由4227、4216、4217、4011、4012等孔和西风井实际揭露，以及4010、4013、4213、4234等孔控制，断层位置及产状，依据充分可靠。表1-2-2 主要地质构造特征断层名称位 置断 层 产 状落 差(m)延展长度（m）控制程度走向()倾 向()倾 角()小山正断层井田西南部132222456020802300基本可靠斜井正断层井田东南部16025025570402200可靠F1正断层(东1号)井田东中部300305816252300可靠E1逆断层井田中部320503010151300可靠2）斜井正断层位于井田东南部，西自38勘探线，东延至二矿井田，为小山正断层的分支断层，走向160、倾向250、倾角4155，落差40m，走向延伸长2200m。西部由379、369、357等钻孔实际揭露，以及3710、3610和358等孔控制，依据可靠；东部由于位于煤层风氧化带内，控制程度相对偏低。3）F1正断层（东1号）位于井田东中部，西自38勘探线西，东延至井田边界（西段为F1正断层，东段为东1号正断层），斜跨井田东部，走向300、倾向30、倾角58，落差1625m，走向延伸2300m。该断层由3720、3612等孔实际揭露，以及359、3611、3711、3721等孔控制，断层位置及产状，依据充分可靠。4）E1（E4）逆断层位于井田中部，西自38勘探线西，东延至36勘探线，走向320、倾向50、倾角30，落差1015m，走向长1300m。该断层由3811、3721、3611等孔实际揭露，以及3612、3720、3722、3810等孔控制，断层位置及产状，控制程度较高。1.2.4水文地质情况井田及与其相邻矿井，地表水体均不发育，由于地面坡度大，大气降水排泄条件好，地表形不成积水，对矿井生产构不成威胁。（1）含水层特征区内按地层由老至新的顺序共分为以下几层（组）。1）寒武系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层（组）主要由中厚层状白云质灰岩、鲕状灰岩、泥质条带灰岩，中夹泥岩和砂质泥岩组成。主要含水层段为寒武系中统张夏组鲕状灰岩和上统崮山组白云质灰岩，两组灰岩厚200m左右，是一（庚）煤段煤层底板主要充水含水层。据钻孔与相邻矿井二矿不同标高泄水巷揭露，浅部岩溶裂隙发育，向深部逐渐减弱，富水性亦是如此规律。钻孔抽水试验，浅部与深部，单位涌水量分别为2.27023.2169Lsm和0.002060.002351 L/s.m；渗透系数分别为1.092md和渗透系数0.000891 m/d，属中弱富水含水层。2）太原组碳酸盐岩岩溶裂隙含水层（组）含水层主要由411灰岩组成，常见7层，自上而下为L1L7，其中L1、L3、L4、L6灰岩较薄，层位不稳定；L2、L5及L7灰岩层位相对稳定，厚度相对较大，构成太原组主要含水层段。L7灰岩含水层：位于太原组下部，上距二12（己17）煤层4888 m，一般为60 m，下距寒武系灰岩0.712.1 m，平均5.1 m。灰岩厚117.1 m，平均7.3 m，是一（庚20）煤层底板直接充水含水层。L2灰岩含水层：位于太原组上部，上距二1（己16-17）煤层0.152.2 m，平均16.5 m。含水层厚1.623 m，平均6.8 m。太原组灰岩含水层，据钻孔与生产实际揭露，浅部岩溶裂隙较发育，向深部逐渐减弱，据3610（标高21 m以上）与295孔钻孔抽水试验，单位涌水量分别为1.9052.2031L/s.m和0.000350.00736 L/s.m，渗透系数分别为0.196977.339m/d和0.000330.189 m/d；水质类型为HCO3Ca、HCO3SO4CaMg,矿化度00.260.5g/L。在开采一5（庚20）煤层过程中，底部L7灰岩同寒武系灰岩水沟通，其涌水量较大。属岩溶裂隙中弱富水含水层。3）二叠系二（己）煤段顶板砂岩裂隙含水层位于二2（己15）煤层之上，含水层主要由大占和香炭两层砂岩组成，下距二2（己15）煤层720 m，是煤层顶板直接充水含水层。大占砂岩，厚1.840 m，平均30 m，主要为中粗粒长石砂岩；香炭砂岩，厚2.532.1 m，平均10.6 m，主要为中细粒长石石英砂岩。据40-14孔和33-8孔抽水试验，单位涌水量分别为0.0174和0.0180 Lsm，渗透系数为0.0610和0.0429 md，水质类型为HCO3-Na，据矿井开采揭露，涌水量一般在15m3/h以下，属砂岩裂隙弱含水层。4）第四系松散孔隙含水层主要由坡积和洪积物堆积的砂砾石组成，厚043 m，在沟谷地带有季节性下降泉出露，泉流量0.53 L/s。据相邻矿井浅井抽水试验，单位涌水量0.0111.927 Lsm，渗透系数0.1354.37 md，水质类型HCO3-Ca型，属孔隙弱中等富水含水层（2）隔水层各含水层之间均有砂质泥岩或泥岩隔水层，在正常情况下可起到一定的隔水作用，自下而上主要可分为：1）太原组铝土质泥岩隔水层位于太原组底部，厚0.712.1 m，平均5.1 m，层位稳定，分布广，但受古风化壳的影响，沉积厚度变化较大。由于该泥岩可塑性强，透水性差，是石炭系与寒武系灰岩间的良好隔水层。2）太原组中部砂泥段隔水层L3和L5灰岩之间，为砂质泥岩、泥岩和薄层灰岩，一般厚17.4 m，层位较稳定，是L7和L2两含水层间的良好隔水层。3）二叠系二（己）煤段底板砂质泥岩隔水层位于太原组顶部L1灰岩与二1（己16-17）煤层之间，主要为砂质泥岩和泥岩，厚0.752.2 m，平均16.5 m，正常情况下，是阻隔太原组灰岩水突入煤层的良好隔水层。4）煤层间砂质泥岩和泥岩隔水层山西组、下石盒子组各煤段煤层之间，均有泥岩、砂质泥岩，该类岩石透水性差，可塑性强，具有良好的隔水性能。（3）地下水的补、径、排条件1）岩溶裂隙水的补、径、排条件井田位于平顶山岩溶水系统东部水文地质单元，石炭和寒武系灰岩含水层隐伏区，赋存标高与埋藏深度，原矿井分别为95-260m和35430m；十号井分别为-280-480m和450760m，除在煤层隐伏露头带含水层埋藏的浅部，通过第四系间接接受大气降水的补给外，直接补给条件较差。补给区主要位于矿区西部水文地质单元岩溶裂隙发育区，含水层接受大气降水和湛河水补给后，部分地下水在其南部越流过锅底山断层进入东部水文单元，而后随地层倾向由南向北，由浅至深径流补给深部岩溶裂隙含水层。由于锅底山和小山断层的阻水作用，以及受二矿开采一5（庚20）煤层排水截流影响，不仅制约了岩溶裂隙地下水向深部的补给和径流，使井田内补给水量有限，而且由于矿井排水，使水位下降，大部分地下水向二矿降水漏斗中心径流，由矿井排泄。2）二叠系砂岩孔隙裂隙水补、径、排条件砂岩孔隙裂隙含水层多位于煤层顶板，一般厚几米十余米，补给区主要位于井田浅部含水层隐伏露头区，通过第四系含水层垂直接受大气降水的间接补给，由于上伏第四系亚粘土覆盖层，厚度大，富水性和渗透性均较差，其补给水量有限。自然状态下地下水由浅至深顺层由南向北径流，但由于在掘进和回采过程中受顶板构造裂隙或冒落裂隙的影响，砂岩孔隙裂隙水多以滴淋水或少许突水的形式向矿井排泄，再由矿井排出地表。本矿与相邻矿井开采实践表明，涌水量均较小，构不成对矿井充水影响。3）第四系松散沉积层孔隙水补、径、排条件主要出露和分布于山前坡地和冲沟两侧，可直接接受大气降水的垂向扑给，受地形的影响，补给区和径流区基本一致，即由南至北径流和排泄，由于地形起伏变化大，排泄条件较好，地表无积水现象。（4）充水水源矿井充水水源主要有地表水、大气降水、老空与老窑水及煤层顶底板含水层水。1）大气降水大气降水是地下水的主要补给水源之一，也是矿井充水的间接水源。区内属大陆性半湿润季风气候，年最大与最小降水量分别为373.9和1461.6 mm，平均降水量742.6 mm，雨季集中在7、8、9三个月，约占年总降水量的70%，显然，地下水接受大气降水的补给主要集中在夏季。井田范围内，由于砂岩和石炭、寒武系灰岩含水层，上伏被较厚的第四系或煤系地层泥质岩类所覆盖，受大气降水直接和间接影响均较差。2）地表水体井田内地表水体不发育，受地形坡度影响，仅发育有近南北向冲沟，夏季暴雨时排泄山坡大气降水，由于地形坡度大，排泄条件好，地表构不成积水，对矿井充水影响较小。位于矿区南部的常年性地表水体：沙河、白龟山水库、白龟山水库北干渠（湛河）。沙河：位于矿区南部煤系地层之外，河床总体走向东西，由西向东经流，最大与最小洪流量分别为3300 m3/s和0.28 m3/s。由于河床底部有数百米的第四系沉积物，河水与含水层无直接水力联系。湛 河：位于矿区南部，为白龟山水库下游北干渠，开辟后与沙河连通，由西至东流经市区中南部，最大流量167 m2/s。该渠垂直揭露寒武系或第三系泥灰岩，河水与地下水有一定的水力联系，但由于锅底山断层的阻隔作用，位于矿区东部水文地质单元的各矿，矿井涌水量与湛河水量大小、水位升降直接关系不明显。白龟山水库：位于矿区西南部煤系地层之外，最大蓄水量6.49亿m3，因底部有较厚的泥质沉积物，同地下水水力联系不明显。该井田水文地质条件为简单型，矿井设计正常涌水量为30m/h，最大涌水量为50m/h；实际正常涌水量小于15m/h。1.2.5开采技术条件原矿井和十号井开拓方式和采煤方法一致，均为上下山双翼开采，巷道掘进采用钻爆法工艺，配备风钻，人工装载，采煤方法采用走向长壁式，后退式回采，自然冒落法管理顶板，采用炮采工艺进行开采。二2（己15）煤层直接顶为细砂岩，厚48 m，老顶为中粗粒砂岩，坚硬、裂隙不发育，厚1040 m一般为15 m，直接底板为泥岩、砂质泥岩及薄层细砂岩，厚36 m。顶板较平整、稳定，坚硬，伪顶易随煤冒落，不易管理，底板松软，遇水易膨胀、底鼓，属中等稳定性顶底板。二1（己1617）煤层伪顶为炭质泥岩，厚0.10.3 m，直接顶板为泥岩，厚4 m左右，老顶为中粒砂岩，厚1820 m；直接底板为砂质泥岩，厚6 m左右。顶板较平整、稳定，坚硬，易随回柱垮落，老顶初次来压不明显，但次后周期来压明显，伪顶易随煤冒落，不易管理，底板松软易底鼓，属中等稳定性顶底板。己15煤层平均厚度1.67m，倾角12，属缓倾斜煤层，顶板为砂泥岩 。煤尘爆炸指数为28.540% ，自然发火期为612个月；己16-17煤层平均厚度4.1m，倾角13 ，属缓倾斜煤层，顶板为砂质泥岩。煤尘爆炸指数为28.531.69%，自然发火期为6个月。相对瓦斯涌出量5.69m3/t，绝对瓦斯涌出量2.82m3/min。水文地质条件较为为简单。1.2.6煤的工业牌号与用途1、煤的工业牌号依据1986年制定的中国煤炭分类（GB5751-86）标准，采用干燥无灰基挥发份和胶质层厚度为主要指标，透光率PM 3050%、恒湿无灰基高位发热量24MJ/kg为辅助指标，见表1-2-3。井田主要可采煤层，煤的工业牌号为13焦煤。表1-2-3 煤的工业分析表煤层名称煤牌号水分M（）灰分A（）挥发分V（）含磷S（）含硫P（）胶质层厚Y（m）备注己151/3JM0.621.3350.650.001217己16-171/3JM0.716.0320.350.00219.72、煤的工业用途二2、二1（己15、己16-17）煤层，为低中灰、特低硫、磷，具特高发热量，理论精煤回收率属优等，极易选的焦煤和13焦煤类，二1（己16-17）有少量肥煤类，是优质的冶金用煤。1.3井田勘探程度1.3.1勘探工作（1）地质调查平顶山煤田地质工作始于1938年，曹世禄在该区作了初步调查，当时因调查区域范围小，估计储量仅12.5万t，并认为调查区内煤层埋藏量少，煤质差，无大规模开采价值。1947年，伪平汉铁路局与民生煤矿公司组建宝，叶煤矿公司，特邀河南省地质调查所进行调查，测有鲁山、南召、宝丰、叶县地质略图一幅，估计地质储量1亿吨。1950年河南省地质调查所会同组建的豫西矿产调查队，邀请冯景兰、张伯声两位教授，进行了踏勘性调查，并打钻孔三眼，见煤厚12 m，估计地质储量11.64亿t，测绘河南宝、叶、襄、郏及平顶山煤田1/5000地形地质图1幅，剖面图3幅，钻孔柱状图3幅。具体工程量不详。1951年中国地质计划指导委员会认定该区有复查的必要，乃有中南地质调查所会同湖南、河南两所技术人员，再次进行勘探，提交“河南省宝、叶、襄、郏煤田”地质报告，完成1/10000地形图22幅，1/50000地质略图1幅，剖面图3幅，获得地质储量13.7亿t，施工钻孔数目及工程量不详。起初的地质调查，虽然对整个煤田的含煤层数，煤层厚度，煤层变化等诸问题未予查明，但为平顶山煤田大规模的地质勘探工作奠定了一定的基础。（2）地质勘探1951年平顶山煤田进行了大规模的地质勘探工作，原中南地质局平顶山煤矿勘探队，自1951年10月起开展了岩芯钻探，槽探、井探、采样坑探及水文地质工作。施工钻孔30个，总进尺10152.31m。在矿区第四系覆盖层下发现了四个新煤组（即庚、己、戊、丁煤组）。该队于1955年6月提交了河南省宝、叶、襄、郏煤田平顶山矿区地质勘探报告及地形地质图、各可采煤层底板等高线及储量计算图、剖面图、综合地层柱状图等图件，并对煤样、岩样、水样等作了化验分析和测试，以及抽水试验和其它相应的地质和水文地质工作，勘探面积约40Km2，获得A2B+C级储量25.57亿t，其中A2B级储量18亿t，远景含煤面积330Km2，远景储量63亿t。1.3.2补充地质勘探矿井开采50年间，为适应矿井采掘生产和改扩建的需要，进一步查明煤层赋存特征和构造发育规律，以及影响采掘生产的其它地质与水文地质问题，确保井巷设计施工、矿井开拓延伸及矿井生产正常接替和储量储备，进行了多次补充和延深勘探。1.3.3勘探工作质量评价经勘探、补充勘探，初步控制了井田构造、煤层赋存特征，掌握了煤层厚度变化趋向，同时，还对矿井水文地质，开采技术条件和储量等方面做了说明，为矿井延深和生产提供了地质依据。(1)勘探类型报告应用构造复杂程度和主要煤层稳定性确定勘探类型为一类一型，勘探区内用500、1000、2000 m的基本线距，求得A、B、C各级储量可行，勘探类型选择正确，钻探工程布置基本合理，较好地控制了矿区基本构造和含煤地层特征，查明了含煤地层及可采煤层层数、层位及煤质特征，煤岩层对比清晰可靠。选用勘探手段适宜，初步满足了矿井设计和生产的要求。(2)勘查工程及质量井田内先后共施工钻孔73个，总进尺30151.51m。其中，平顶山煤矿勘探队在三环公司范围内施工钻孔30个，钻孔质量，甲级孔占30%，乙级孔占63.3%，丙级孔占6.7%；一二九队施工钻孔6个，合格率达83.3%；平顶山矿务局地测处施工钻孔37眼，由于资料不全，无法分析和评价。5060年代施工的钻孔，基本采用了全岩芯钻进，但限于当时测井技术水平，大部分钻孔仅见一条测井曲线。后期施工钻孔，基本按测井规程和测井设计要求进行，经矿井生产证实，钻探工程质量基本可靠。(3)水文地质工作原勘探钻孔，主要位于井田浅部，简易水文观测资料较少，全部按规范进行了水文地质观测及抽水试验，且数据基本准确可靠。(4)采样测试勘探期间，煤样的采取，均按照资源勘探煤样采取规程进行，累计采煤芯样719个、煤层样102个、瓦斯样129个、夹矸样94个。煤芯煤样均作了煤岩鉴定、元素分析、水分，灰分和灰成分及煤灰熔融性、硫分、挥发份、发热量等原煤工业分析及精煤工业分析。部分样品进行了磷以及微量元素等测试。主要煤层尚测定了煤尘爆炸、自燃倾向、简易可选性及伴生有益矿产等专门性测试项目。各煤层煤质特征和工业利用途经评述可靠。2 矿井储量、年产量及服务年限2.1井田境界井田境界应根据地质构造、储量、水文、煤层赋存情况、开采技术条件、开拓方式及地貌、地物等因素，进行技术分析后确定。一般以下列情况为界：1以大断层、褶曲和煤层露头、老窑采空区为界；2以山谷、河流、铁路、较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界；3以相邻的矿井井田境界煤柱为界；4人为划分井田境界。本井田划分：矿井东与二矿、西与先锋矿、五矿、六矿相邻，北与四矿相接，南邻七矿。东起34勘探线，西止40勘探线，南以小山正断层、斜井断层为界，北为四矿边界。东西走向长3 km，南北倾斜宽0.81.23km，面积3.3km 2。2.2井田储量矿井储量是指矿井井田边界范围内，通过地质手段查明的符合国家煤炭储量计算标准的全部储量，又称矿井总储量。它不仅反映了煤炭资源的埋藏量，还表示了煤炭的质量。本井田采用块段法计算的各级储量，块段法是我国目前广泛使用的储量计算方法之一。块段法是根据井田内钻孔勘探情况，由几个煤厚相近钻孔连成块段。根据此块段的面积，煤的容重，平均煤厚计算此块段的煤的储量，再把各个经过计算的块段储量取和即为全矿井的井田储量。2.2.1矿井工业储量1）储量计算有关参数的确定1、厚度的确定根据生产矿井储量管理规程和平煤集团总公司储量管理的有关规定，确定相应块段煤层厚度时遵循了如下原则：(1)、见煤点厚度利用：参加储量计算的见煤点煤厚为煤层伪厚，参与储量计算的见煤点综合质量应达到可利用级别以上。(2)、当煤层中夹矸厚度小于或等于0.05m时，与煤层合并参加储量计算；(3)、当夹矸大于0.05m时，煤分层厚度等于或大于夹矸厚度时，扣除夹矸，上、下煤分层厚度加在一起作为见煤点的利用厚度，参与储量计算。(4)、当夹矸厚度小于最低可采厚度0.70m或0.80m时，达可采厚度的上、下煤分层合并参加储量计算，若煤分层厚度小于最低可采厚度，则煤分层不参加储量计算。(5)、当夹矸厚度大于最低可采厚度0.70m或0.80m时，则视为煤层分岔，上、下煤分层分别参加储量计算(6)、块段平均煤厚：为块段内所有见煤点纯煤伪厚的算术平均值，若块段内无见煤点或见煤点较少，可利用临近块段见煤点参加本块段平均厚度的计算。2、面积利用AUTOCAD软件，在数字化煤层底板等高线图上直接求出块段的水平面积；3、煤层倾角由于井田内煤层倾角小于15，按规范要求不必进行换算，可直接采用水平投影面积。4、容重根据井田钻孔煤芯煤样和生产煤层煤样测试资料，本组各煤层容重分别为1.435 t/m3、1.38t/m3。5、最低可采边界线的确定鉴于本井田煤层层位稳定，对于沉积薄煤点及无煤点，均用插入法求得工程控制点间的可采点，用平滑曲线将相邻可采点相连后即可得可采边界线。6、其它有关问题的说明(1)、断层煤柱：井田内断层落差较大，但充水性和导水性差，因而只留断层保护煤柱，不留防水煤柱。(2)、铁路煤柱：井田内无国铁通过，矿区专用铁路不留保安煤柱，采出量计入“三下采煤”。(3)、村庄煤柱：留设村庄保护煤柱则滞留煤量较多，所以井田内村庄搬迁。(4)、风氧化带：风氧化带均在井田边界处，现计算储量范围内无风氧化带。2）储量计算公式井田为一缓倾斜的单斜构造，煤层倾角小于15，采用计算公式为：Q=SMD式中：Q块段储量（104/t）S块段平面积（）M块段平均煤厚（m）D煤层容重（t/m3）3）矿井工业储量表2-1-1 矿井工业储量汇总表煤层名称工业储量（万t）备注ABA+BA+B+CC己15155.826103.884259.71865.73 606.02己16-17247.20164.80412.001373.33961.332.2.2矿井设计储量矿井设计储量为矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量。井田境界煤柱在设计井田一侧可按2030m宽度留设，本设计取20m，断层两侧煤柱可按3050m留设，本设计取40m。井田边界、断层保护煤柱量：己15煤层：51.96+85.26=137.22万t、己16-17煤层：123.62+228.08=351.71万t。P式中：Z矿井设计储量；Z矿井工业储量；P 永久煤柱损失量。则Z=2239.06-137.22-351.71= 1750.13万t2.2.3矿井设计可采储量矿井设计可采储量为矿井设计储量减去工业场地保护煤柱、矿井井下主要巷道及上下山保护煤柱后乘以采区回采率所得到的储量。矿井设计可采储量计算公式如下：矿井设计可采储量=（矿井设计储量-保护煤柱损失）采区回采率工业广场保护煤柱的留设：按规范规定，年产30万t的中型矿井，工业场地面积指标为1.5公顷10万t。故可算得工业广场的总占地面积：S=1.53=4.5公顷=4.5104m2可知工业场地占地45000m2，设其沿走向长边为300m，倾向短边为150m。根据建筑物级别维护带宽度取15m。依据保护煤柱参数表（见表2-1-2）用垂直断面法可得工业广场保护煤柱计算图。见图2-1-1、图2-1-2。表2-1-2 工业广场保护煤柱设计参数表煤层名称煤层倾角（）煤厚（m）（）（）（）（）埋深（m）己15121.6745836673192己16-17134.145836673207图2-1-1 己15煤层工业广场保护煤柱经计算可得工业广场保护煤柱的面积分别为：己15煤层138251.3998m2、 己16-17煤层143599.8785 m2。则保护煤柱压煤量为：己15煤层：138251.3998m21.67m1.435t/m3=331312.567t=3