井田开拓采区布置及装备毕业论文.doc

井田开拓采区布置及装备毕业论文目 录摘 要1目 录1前 言41 矿区概况及井田地质特征61.1矿井概况61.1.1位置和交通61.1.2地形和河流71.1.3气候、和气象和地震71.2井田地质特征71.2.1地层71.2.2地质构造91.2.3主要可采煤层情况，煤层赋存条件，煤层层数，厚度，资源储量91.2.4煤质煤种111.2.5水文地质情况，开采技术条件182 井田开拓232.1井田境界及储量232.1.1 井田境界232.1.2井田储量232.1.3矿井的工业储量242.1.4矿井设计储量252.1.5矿井设计可采储量262.2矿井年产量及服务年限282.2.1矿井工作制度282.2.2矿井设计生产能力及服务年限282.3井田开拓312.3.1开拓方式比较312.3.2方案的提出及技术比较322.3.4方案经济比较332.4井筒352.4.1主井断面尺寸的确定352.4.2副井断面尺寸的确定372.4.3风井井筒断面的确定392.4.4井壁的支护材料和厚度402.5井底车场及硐室412.5.1井底车场412.5.2井底车场硐室423 大巷运输及设备443.1运输方式的选择453.1.1主要运输方式的选择473.1.2辅助运输方式的选择473.1.3井下运输方式及系统483.2 矿车483.2.1矿车选型483.2.2 各类矿车规格及数量汇总483.5井巷工程量和建井周期503.5.1概述503.5.2井巷工程量和建井周期的各计算图表504 采区布置及装备554.1 采煤方法554.1.1采煤方法的选择554.1.2综放开采的优缺点564.1.3综采放顶煤矿压显现及顶煤破碎放出规律564.2 带区巷道布置及生产系统574.2.1带区走向长度的确定574.2.2确定带区斜长及分带数目574.2.3 煤柱尺寸574.2.4带区的布置584.2.5 带区斜巷布置584.2.6带区联络巷道及下部车场584.2.7带区硐室594.2.8带区生产系统594.3 巷道掘进及装备604.3.1巷道掘进604.4开采顺序及采区回采工作面的配置614.4.1开采顺序614.4.2保证年产量的同采采区数和工作面数614.4.3综采工作面的主要设备664.4.4工作面循环方式和循环作业图表的编制675 矿井通风系统的选择705.1矿井通风系统705.1.1通风设计的基本依据705.1.2矿井通风系统的确定715.2风量计算及风量分配715.2.1采煤工作面实际需风量725.2.2掘进工作面所需风量735.2.3峒室实际需风量735.2.4风速验算755.3矿井通风阻力计算765.3.1计算原则765.3.2计算方法775.3.3计算矿井的总风阻及总等积孔795.4扇风机的选型795.4.1选择主扇795.4.2选择电动机815.5矿井安全技术措施825.5.1预防瓦斯爆炸的措施825.5.2防尘措施835.5.3预防井下火灾的措施835.5.4为防止井下水灾的措施835.5.5井底车场三角岩柱的支护措施84结 论84前 言本次毕业设计是据在平煤一矿进行的毕业实习中所收集的矿井生产图纸和资料，并作了一些改动以后，对矿井进行的初步设计。采矿工程毕业设计是采矿工程专业全部教学进程中的最后一个环节。作为对大学生在学校的最后一次综合性的知识技能考查，它主要是考查学生这四年来对基础知识及其专业知识的掌握情况，使学生学会自我思考、自行设计。在设计过程中，把所学的理论知识与实践经验综合起来应用，所以可以说它是本科采矿专业的核心和学生的综合考察。设计的过程就是一个不断认识和学习的过程。在本次设计过程中，认真贯彻矿产资源法、煤炭法煤炭工业技术政策、煤炭安全规程、煤炭工业矿井设计规范以及国家其它发展煤炭工业的方针政策，积极采用切实可行高产高效的先进技术与工艺，力争自己的设计成果达到较高水平。衷心感谢院领导的支持和帮助，以及采矿教研室老师的辛勤辅导，尤其感谢翟新献老师，是他认真、耐心、详细的辅导，使我能按质、按量的完成毕业设计。本设计以实践教学大纲及指导书为依据，严格按照安全规程的要求，采用工程技术语言，对矿井的开拓、准备、运输、通风等各个生产系统进行了初步设计。由于时间关系和设计者水平有限，设计中失误之处在所难免，敬请审阅老师给予批评指正。 Y1 矿区概况及井田地质特征1.1矿井概况1.1.1位置和交通平煤股份一矿位于平顶山市中心以北3公里处，属平顶山煤田。地理座标：东经11311451132230，北纬334015334845。企业性质为国有企业，隶属中平能化集团。平煤股份一矿位于平顶山矿区中部，平顶山、落凫山位于井田中部，二山南陡北缓，基本呈单面山形，走向近东西，地势北高南低，形成本井田范围内的分水岭。南北两侧冲沟发育，多为季节性冲沟。主、付井口位于落凫山南麓，主井口标高为+150.0米。平顶山海拔+411.13米，落凫山海拔+492.70 米。井田内山间冲沟发育。一矿至平顶山站9公里，通过矿区专用铁路可直达漯宝铁路。漯宝铁路连接京广、焦柳两大铁路干线。平顶山站至京广铁路70公里，至焦柳铁路28公里。以平顶山市为交通枢纽，有柏油公路沟通各县市，交通极为方便。图1-1 平煤矿交通图1.1.2地形和河流区内地面地形为低山丘陵，没有大的水系，上有竹园水库及电厂排灰场，小河沟比较发育。区内受锅底山断层的控制，把平顶山矿区分成东西两个不同的水文地质块段。地下水补给、径流、排泄条件有较大差异。西部块段主要含水层寒武系灰岩和第三系泥灰岩裸露，因此，接受大气降水和地表水体补给比较明显，水量充沛，地下水径流条件好；东部块段含煤地层以及主要含水层寒武系灰岩、石炭系灰岩、第三系泥灰岩均被第四系松散沉积物覆盖，地下水补给条件差。锅低山断层阻隔了西部块段地下水由浅部向深部径流，因此东部块段地下水主要由浅部岩溶水越流补给及接受北部山麓坡、洪积层大气降水渗透补给。一矿位于锅底山断层北翼，地表分水岭处在井田中部。由于地表坡度较陡，且第四系松散层多为钙质粘土，接受地表补给量较小。地下水主要由浅部岩溶水越流补给。总体补给量不大，因此，随着矿井常年疏排 ，地下水位已有大幅度下降，目前寒武系灰岩含水层水位标高-125m，形成以原己二井下为中心的降压漏斗。一矿主采丁、戊组煤层，矿井充水类型为以顶板砂岩含水层进水为主，大气降水和周围含水层补给量有限。经矿井常年疏排，不断消耗地下水静储量，使主要含水层易于疏干。经计算机分类，一矿矿井水文地质类型为型。1.1.3气候、和气象和地震一矿所属区域属于大陆性半干旱气候，年蒸发量大于降雨量，夏季炎热，冬季寒冷。气温-18.842.6年平均气温14. 9 。年阵雨量373.9-1323.6mm，平均降雨量742.6mm。雨季集中在7 、8 、9 三个月。年蒸发量1490.5 -2825.0mm。平均绝对湿度13.5mm，平均相对湿度67% 。冰冻期一般是11月到次年3 月，最大冻土深度14cm 。最大风速24m/s ， 风向北西、北北西、北东，常年主风向为北东。本区居地震烈度VI度区，按中国地震动参数区划图GB18306-2001) ，本区属地震动峰值加速度分区为O.05g，据历史记载，河南省有史以来的8 次大地震中，7 次对本地区有较大的破坏。1556 年叶县地震时的记载，有声如擂鼓，山裂石飞，毁屋入死的强烈破坏。1.2井田地质特征1.2.1地层井田内地层出露较差，根据钻孔工程揭露的地层从老到新有寒武系崮山组，上石炭统太原组，二叠系山西组、石盒子组、石千峰组，三叠系刘家沟组和第四系黄土及坡、残积物。含煤地层属上石炭统太原组、二叠系山西组、下石盒子组、上石盒子组，其中以二叠系山西组及下石盒子组为重要含煤地层。现将井田地层从老到新分述如下 ：1、寒武系上统崮山组（3g）为石炭二叠系含煤地层的沉积基底。灰-浅灰色厚层状白云质 灰岩，显晶质，具部明显的细 状结构，顶部风化后为灰黑或淡黄色，。井田内地层无出露，据308孔揭露厚度大于40米。2、石炭系上统太原组（C2t）为含煤地层最下含煤段。底界以底部铝土泥岩与下伏寒武系呈平行假整合接触。岩性以深灰色石灰岩、黑色泥岩、深灰色砂质泥岩和浅灰色细、中粒砂岩，煤层组成，间夹菱铁质硅质泥岩薄层化石。含煤4-8层，其中庚20煤沉积稳定，井田内普遍可采，本段顶界止于泥灰岩之上的黑色海相泥岩之顶。平均厚度79米。3、山西组（P1sh）平均厚度85米，与下伏太原组地层连续沉积。岩性由深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细-中粒长石石英砂岩和煤层组成。本段含煤3-5层，其中己15、己16、己17煤层部分发育较好，为井田内次要可采煤层。己组煤层在井田内沉积连续性较差，在-240米水平以深出现了大片薄煤层带和无煤带，属不稳定煤层。4、下石盒子组（P1x）1）戊煤组平均厚度146.0米。由深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、灰白色细、中粒砂岩和煤层组成，含煤5-9层，其中戊8、戊9、戊10为井田内主采煤层。该煤组沉积较稳定，发育良好，全区内普遍开采。2）丁煤组平均厚度84米。由紫色泥岩、砂质泥岩、灰色粉砂岩、灰白色细-中粒长石石英砂岩和煤层组成。含煤3-5层，丁6煤为井田内主要可采煤层；丁5煤层局部可采，属较稳定煤层；丁4煤层井田内偶见可采点，属不稳定煤层。含煤段上部为细、中粒砂岩，颜色灰白-纯白，含杂色较少；泥岩和砂质泥岩中含紫色斑和暗斑；含煤段下部具紫斑和暗斑、含米黄色大鲕粒及豆粒和不规则的菱铁质结核。3）丙煤段平均厚度93米。由灰-深灰色泥岩、砂质泥岩，灰-灰白色细-中粒砂岩和煤层组成。含煤2-5层，丙3煤层部分可采，属不稳定煤层。本段砂岩内含杂质比丁煤段稍高，泥岩和砂质泥岩中，局部具紫斑、含菱铁质鲕粒。5、上石盒子组（P2s）甲、乙煤段平均厚度293米，由灰绿色、浅灰色泥岩、灰绿色粉砂岩、灰色细、中粒砂岩和煤层组成。甲煤段虽含煤多层，但均为薄煤层或炭质泥岩。乙煤段虽也含煤多层，但只是薄煤层、煤线或炭质泥岩。6、石千峰组平均厚度约300米以上。上部由砖红色、褐紫色砂质泥岩及细-中粒砂岩组成；下部由紫褐色砂质泥岩、泥岩组成，团块状，易风化。1.2.2地质构造本井田位于主体构造李口向斜西南翼中段。基本构造为一走向北55-75西，向北北东倾斜的平缓单斜构造。地层倾角5-22，一般6-8，井田内26-29勘探线深部最大倾角22。井田内构造简单，褶皱一般不发育。煤层沿走向虽有小的起伏，但大断层稀少，仅在井田中、深部发现落差在20-40米的正、逆断层五条，并伴有次一级宽缓向斜和背斜，井田内小断层较发育。另外，根据煤科院西安分院对三水平丁戊二三维地震勘探资料，发现大于5米的正、逆断层15条,但经揭露发现准确度不高，多条断层并没有发现。随着矿井的延深，断层密度越来越大，落差也越来越大。1.2.3主要可采煤层情况，煤层赋存条件，煤层层数，厚度，资源储量本井田含煤地层为石炭系太原组、二叠系山西组和上、下石盒子组。自上而下划分为甲、乙、丙、丁、戊、己、庚等七个煤组。含煤地层总厚780米，含煤七组43层（有编号的煤层23层），其中甲、乙煤组无可采煤层。煤层总厚约26米。含煤系数为3.3%，可采煤层5组10层，总厚约15米，可采含煤系数为1.92%。煤层间距基本稳定。一矿主采丁组、戊组、己组、庚组煤层。（1）丙3煤层位于下石盒子组丙煤段中部，上距田家沟砂岩（B12）47米，煤厚0.20-1.75米，平均煤厚0.90米。煤层结构简单，局部含夹矸厚0.05-0.55米，属不稳定煤层。在26-29勘探线间大面积不可采，33-36勘探线间-350米以线为不可采区。截止2009年底保有资源储量2919.6万吨。（2）丁5煤层位于下石盒子组丁煤段中上部、上距丙3煤层84米。该煤层一水平已全部采动，二、三水平部分可采。煤厚0.55-1.85米，平均煤厚1.00米，属较稳定煤层。在29勘探线-500米以深、30-32勘探线-400米以深出现大面积不可采区，二水平中部及35勘探线-300米左右各有一不可采区。煤层结构简单，偶见一层夹矸0.1-0.55米厚。截止2009年底保有资源储量3546.9万吨。（3）丁6煤层为本井田主要可采煤层之一，位于下石盒子组丁煤段中部，上距丁5煤层十米左右，沉积稳定，发育良好。该煤层一水平已全部采完，二、三水平煤厚1.09-3.64米，平均煤厚2.01米，属全区可采稳定煤层。该煤层结构简单，含夹矸0-2层，厚0-0.45米。截止2009年底保有资源储量4625.2万吨。（4）戊煤组位于下石盒子组戊煤段中上部。本井田戊组煤层最为发育，厚度大，为主要可采煤层，但结构复杂，分叉合并现象普遍，其变化情况按其范围可分为以下几种类型（夹矸厚度0.7米为分合层线）：戊8、戊9、戊10均为独立煤层（戊11独立分层，不可采），分布在26-30勘探线之间-250米以下，30-34勘探线间-350米以下及34-36勘探线-50米以下。戊8煤层：上距丁6煤层80米，煤厚0.25-3.81米，平均煤厚1.93米。属较稳定煤层。煤层结构简单，仅在26-29线间-300米以深含1-2层夹矸（厚0.05-0.41米）。截止2009年底保有资源储量4776.4万吨。戊9煤层：上距戊8煤层0.7-18.5米，煤厚0.35 -2.88米，平均煤厚1.07米，属较稳定煤层。煤层结构简单，仅在27-29勘探线-550米以深存在一不可区。截止2009年底保有资源储量2287.0万吨。戊10煤层：上距戊9煤层0.7-16.0米，煤厚0.85-4.15米，平均煤厚2.42米，为较稳定煤层。含夹矸1-4层，常见1-2层夹矸厚0.01-0.54米。井田内全部可采。戊8、戊9、戊10合层区（戊8-10）：在26-34勘探线，从风化带至-250米之间，煤厚3.99-8.90米，平均6.5米，含夹矸3-7层，煤层层位和厚度稳定，沉积连续性好，全部可采，变异系数17%，为稳定煤层。截止2009年底保有资源储量641.9万吨。戊8、戊9合层区（戊8-9）：分布在27-29勘探线之间二水平戊三采区上部，煤厚2.6-4.6米，平均3.6米（含夹矸3-5层）。全部可采，变异系数20%，为较稳定煤层。截止2009年底保有资源储量123.5万吨。戊9、戊10 合层区（戊9-10）：分布在30-34勘探线-250-350米之间及三水平西翼深部，煤厚1.99-7.34米，平均4.34米（含夹矸3-5层）。全部可采，变异系数40%，为较稳定煤层。截止2009年底保有资源储量3325.5万吨。（5）己15煤层位于山西组己煤段上部，上距戊10煤层157米左右。煤厚0.18-4.84米，平均煤厚1.40米，属不稳定煤层。含夹矸1-2层。在28-32勘探线间-250-500米，31-36勘探线间-500米以深出现两个不可采区，不可采面积约占总面积的3/5。截止2009年底保有资源储量3490.3万吨。（6）己16煤层位于山西组己煤段中部，上距己15.煤层1.9-10.0米，煤厚0.27-4.84米，平均煤厚1.26米，属不稳定煤层。井田中深部大部分不可采，不可采面积约占总面积的1/3强。截止2009年底保有资源储量4055.3万吨。（7）己17煤层位于山西组己煤段下部，上距己16煤层0.60-9.0米。煤厚0.29-2.19米，平均煤厚1.28米，属较稳定煤层。在27-33勘探线间-240米以深有一个无煤区和不可采区，不可采面积约占总面积的1/3左右。煤层结构较简单，偶见一层夹矸，厚0.05-0.28米。截止2009年底保有资源储量4424.7万吨。（8）庚20煤层位于太原组下部，石炭岩段中上部，上距己17煤层56米。煤厚0.40-2.64米，平均煤厚1.63米。属较稳定煤层。仅在26-28勘探线-250米以浅有一不可采区，31-13孔有一不可采点，面积很小。该煤层结构简单，一般无夹矸。截止2009年底保有资源储量6027.2万吨。1.2.4煤质煤种1.2.4.1煤的物理性质及煤岩特征1、丙3煤层；褐黑色，块状、碎屑状，以半暗煤为主，夹少量亮煤条带和线理状镜煤。断口呈参差状，宏观煤岩类型以半暗型为主。显微组分特征：在反射光下镜质组深灰色，部分为无结构镜煤，基质体及半镜质体其反射率比镜质组稍强，呈浅灰色，丝质组呈黄白色，多为破碎状的丝炭，可见完整的丝炭细胞结构。稳定组呈灰黑色，主要有小细胞体、角质体及树腊体等。无机组分中主要为粘土矿物，呈团块状，浸染状。黄铁矿呈粒状或充填胞腔裂隙。镜煤最大反射率（Roma*0.85%），变质阶段为。2、丁5煤层：黑色，条痕为棕黑色，弱玻璃光泽，以亮煤和暗煤为主，有时能见到镜煤和丝炭的线理和透镜体，条带状和线理状结构，层状构造，硬度为2.5，易破碎。据筛分试验表明，原煤自燃粒度粉煤居多，占50.58%，平均视密度1.5t/m3 。据本矿测试，原煤550mm粒级的静止角为39.5 ，摩擦角为36 ，散煤视密度0.91 t/m3 。经火焰试验为易燃、焰长、烟浓，体积膨胀，焦渣疏松，其着火温度鉴定表明：其氧化煤样着火点温度为339 C357 C，原煤着火温度为352 C358C，还原煤样着火温度为358C360 C ，其自燃倾向级别为：不自燃。煤中有机显微组分约占7187% ，无机显微组分约占1329%。有机显微组分中，镜质组含量5972%，其显微组分在反射光下的特点为灰灰白色，突起低，反光强度中等，主要以基质镜质体为主，均质镜质体和结构镜质体较少，惰性组含量1432%，白色黄白色，中高突起，以粗粒体为主，它们胶结其它形态分子，半丝质和丝质体含量较少。稳定组含量37%，深灰色，多为孢子体和角质体，树脂体少见，孢子体多为中、小孢子体，个体为20120，尚有少量大孢子体，角质体多为薄壁角质体，少见厚壁角质体。无机显微组分多为粘土类矿物，呈条带状和溱染状分布在机质镜质体中，偶尔能见到团块状和霉状黄铁矿集合体。 3、丁6煤层：主要由半亮型和半暗型组成。黑色，条痕为棕黑色，玻璃光泽，以亮煤和暗煤为主，有时可见条带状及透镜体的镜煤。煤中含有小的扁豆状黄铁矿结核，在裂隙面上有方解石薄膜，硬度1.5。据筛分试验结果表明，原煤自然粒度粉煤居多，占56.84%，视密度1.40t/m3，原煤毫米粒级的静止角为39.5，磨擦角为36，散煤视密度0.91 t/m3。经火焰试验为易燃、长焰、烟浓、膨胀，焦渣疏松。煤中有机显微组分占72-87%，无机显微组分13-28%，平均为23.75%。有机显微组分中，镜质组含量为59-82%。灰-灰白色以基质镜质体为主，均质镜质体和结构镜质体较少。惰性组含量约11-43%，白色及亮白色，高突起，以粗粒体为主，其次为丝质体和半丝质体，稳定组含量较少，仅见一些小孢子体。粗粒体与基质镜质体互成条带状分布。4、戊组煤（戊8、戊9、戊10）主要以半暗型煤，其次为半亮型煤。黑色，条痕为棕黑色，弱玻璃光泽，以暗煤、亮煤为主，镜煤和丝炭含量很少，一般呈透镜状和线理状结构、层状结构。据筛分试验结果表明，原煤自然粒度粉煤占45.76%，视密度1.45 t/m3。散煤视密度0.88t/m3，硬度为2。经火焰试验认为其易燃、长焰、烟浓、体积膨胀，焦渣疏松。煤中有机显微组分占69-87%，无机显微组分13-31%，在有机显微组分中镜质组含量54-85%，灰-灰白色以基质镜质体为主，少量均质镜质体和结构镜质体，惰性组含量为12.43%，白色-亮黄白色的粗粒体和丝质体，常见半丝质体，稳定组含量3-9%，深灰色小孢子体、角质体、栓质体及树脂体等。无机显微组分中主要有粘土类、黄铁矿、方解石等。石英和粘土矿物多为基质镜质体和粗粒体所胶结，属原生矿物质。方解石和黄铁矿呈脉状分布在裂隙中，应属原生矿物质。5、己15煤层：黑色粉状及块状，玻璃光泽，以亮煤为主，镜煤和丝炭较少，条带状结构，平坦状和阶梯状断口，内生和外生裂隙均较发育，在裂隙面可见有白色或黄白色矿物薄膜。煤性脆易碎，易成粉末状，硬度2。根据筛分试验：粉煤占70%以上，视密度1.40t/m3，原煤静止角38，摩擦角31，散煤视密度0.7t/m3。经火焰试验为易燃、焰长、烟浓、体积强烈膨胀，粘结性较好，焦渣疏松。煤中有机物显微组分占90%以上，无机组分占10%以下。有机显微组分中以灰白色灰色镜质体为主，惰性组含量为9-48%。白色及亮黄白色，中等突起，以粗粒体为主，可见少量半丝质体和丝质体。稳定组的含量为0-12%，深灰色，以小孢体和树脂体为主，木栓质体也较常见。煤中无机组分含量较少，粘土矿物常以条带状、块状、透镜状集合体分布在基质镜体中，黄铁矿常见块状，见方解石充填胞腔。6、己16煤层：黑色粉状，弱玻璃光泽 ，以亮煤为主，次为暗煤，有时见到条带状和透镜状镜煤和丝炭。阶梯状断口，内生裂隙发育，在裂隙面有方解石矿物薄膜。条带状结构，质脆而松散，易成粉末状。筛分实验结果表明：原煤自燃粒度粉煤居多，视密度1.40吨/米3，硬度1.5，原煤粒级的静止角为39.5，磨擦角为36，散煤视密度0.75吨/米3。经火焰实验为易燃、烟浓、焰长、体积膨胀，焦渣疏松，具有很好的粘结性。煤中有机显微组分占77-95%，无机组分占5-23%，在有机显微组分中镜质组含量50-70%，以基质镜质体和均质镜质体为主。惰性组以粗粒体为主，次为丝质体和半丝质体。稳定组主要为孢子体和角质体及少量树脂体。无机组分多由粘土矿物组成，呈条带状和透镜状。7、己17煤层；黑色粉状，局部为鳞片状，由亮煤、镜煤和暗煤组成，丝炭少见，玻璃光泽，阶梯状断口，性脆易碎，内生和外生裂隙均较发育，在裂隙面上可见有白色和黄色矿物薄膜。毫米粒级原煤静止角为39.5，摩擦角为31.4，散煤视密度0.75t/m3，原煤视密度1.40t/m3，经火焰试验为易燃、浓烟、焰长，体积强烈膨胀，粘结性较好，焦渣疏松。硬度2。煤中有机显微组分占90%以上，无机显微组分在10%以下。有机显微组分中以灰白、灰色镜质组为主，含量60-70%，惰性组含量为10-27%，稳定组含量为0-10%。煤中无机显微组分含量很少，以浸染状的粘土矿物和细小的石英颗粒为主，分布于基质中，也有少量粘土矿物充填于丝质体的细胞腔内。8、庚20煤层：黑色粉末状，条痕为棕黑。玻璃光泽，以亮煤和镜煤为主，暗煤次之，内生裂隙和外生裂隙均较发育。煤层中含较多的结核和分散状黄铁矿。条带状结构，层状构造，性脆，易成粉末和碎块，视密度1.35t/m3，硬度2。据火焰试验为易燃、焰长、体积膨胀、焦渣疏松，具有良好的粘结性。煤中有机显微组分含量占90-95%，无机显微组分占5-10%，在有机显微组分中，镜质组占83-98%，以灰-灰白色基质镜质体为主，胶结其它显微组分和矿物质，丝质组含量2-16%，主要为白-亮黄白色粗粒体。稳定组的含量很少，偶尔能见到薄壁角质体。在无机显微组分中，主要为粘土矿物和黄铁矿。各煤层的显微组分如下表：1.2.4.2煤的化学性质和工艺性能（一） 化学性质1、水份各煤层原煤分析基水份平均在0.79-1.4%之间，其中丁6煤层最高，庚20煤最低。生产中煤样所测全水份含量一般在2.5-3.5%之间，生产大样则为6.5-8.5%。2、灰份1） 丙3煤层：原煤灰分产率约28.72%，属中灰煤，经洗选煤的质量明显提高，浮煤灰分产率11.66%。2） 丁5煤层：原煤灰分产率28.14%，属中灰煤，经洗选煤的质量明显提高，浮煤灰分产率10.83%。3） 丁6煤层：原煤灰分产率23.76%，属中灰煤，经洗选煤的质量明显提高，浮煤灰分产率9.7%。4） 戊8煤层：原煤灰分产率26.95%，属中灰煤，经洗选煤的灰分产率下降2-3倍，浮煤的灰分产率10.88%。5） 戊9煤层：原煤灰分产率16.96%，属低中灰煤，经洗选煤质明显提高，灰分产率9.02%。6） 戊10煤层：原煤灰分产率27.35%，属中灰煤，经洗选煤质大有提高，灰分产率9.43%。7） 己15、己16煤层：原煤灰分产率28.88%，属中灰煤，经洗选煤的质量明显提高，灰分产率7.58%。8） 己17煤层：原煤灰分产率13.53%，属低中灰煤，经洗选煤的质量有很大提高，灰分产率6.54%。9） 庚20煤层：原煤灰分产率15.86%，属低中灰煤，经洗选煤质明显提高，浮煤灰分产率6.03%。另外灰分成分中Fe2O3和SO3的含量较高，是煤中黄铁矿含量较高的反映。各煤层灰分总的变化特点大体上由上而下逐渐降低，灰分的主要成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等。3、硫本井田除强还原环境下形成的庚20煤层，属高硫煤外，丙3煤层属中高硫煤，其余各煤层均属特低硫煤。1） 丙3煤层：原煤含硫量约2.98%，属中高硫煤，经洗选硫含量有所下降，但仍比其它煤层高。2） 丁、戊煤层：原煤全硫含量0.33-0.48%，属特低硫煤，经洗选全硫含量又有所下降。3） 己组煤层：原煤硫含量0.96-1.31%，属低硫煤，经洗选，全硫含量又有所下降。4） 庚20煤层：原煤全硫含量很高，平均约4.8%，属高硫煤，经洗选煤的全硫含量仍很高（4.72%），这是因为有机硫含量高所致。 煤中硫成分分布的特点是：在垂向剖面中，以戊煤组煤层较低，自此向上向下逐渐增高，形成一个马鞍形。庚20煤层以有机硫居多，其它煤层全硫含量少于1.0%者，以有机硫为主，大于1.0%者，则以黄铁矿硫占多数，黄铁矿易脱硫，有机硫脱硫效果不佳。4、磷、氯、砷、氟本井田煤层含磷量大都低于0.01%，属特低磷煤。仅戊10煤在肥煤区出现低磷煤点。氯的含量各煤层均小于规定指标在（规定0.3%），实际最大0.22%。砷的含量各煤层一般都低于规定标准（8PPM），但丁6、己17、庚20煤层中的砷含量不甚稳定，有时大大超过规定。氟的含量以庚20煤层最高（最高达209.7PPM），其次为丁6、戊8、己16、己17。（二）工艺性能1、发热量影响煤层发热量的主要因素取决于煤中灰分产率的高低，煤层灰分产率低，发热量就高。各煤层随灰分产率的高低，发热量有所差异，各原煤的平均发热量为： 1） 丙3煤层：原煤发热量约25.32MJ/kg，为高热值煤。 2） 丁5煤层：原煤发热量约23.18MJ/kg，为中高热值煤。 3） 丁6煤层：原煤发热量约26.97MJ/kg，为高热值煤。 4） 戊8煤层：原煤发热量约27.05MJ/kg，为特高热值煤。 5） 戊9煤层：原煤发热量约27.49MJ/kg，为特高热值煤。 6） 戊10煤层：原煤发热量约27.06MJ/kg，为特高热值煤。 7） 己15、己16煤层：原煤发热量约27.76MJ/kg，为特高热值煤。 8） 己17煤层：原煤发热量约30.76MJ/kg，为特高热值煤。 9） 庚20煤层：原煤发热量约31.30MJ/kg，为特高热值煤。2、粘结性各煤层原煤经1.4比重液洗选后测定其粘结性，试验结果表明：由于煤岩组份的差异和变质程度不一样，不同煤层不同煤类以及同一煤层不同煤类胶质层指数有一定变化，不同煤层，同一煤类胶质层指数变化甚少。可采煤层胶质层厚度最小为11（丙3），最大为40.5（戊8）。按胶质层厚度（y）值划分粘结性等级：丙3、丁5、丁6煤层为中等粘结性煤，戊组煤层、己组煤层、庚20煤层为强粘结性煤。粘结指数仅丙3煤层平均为83.8，其他煤层粘结指数均在92以上，且变化不大。3、结焦性通过井田浅部单煤类铁箱试验，各煤层单煤炼焦效果不佳，焦炭块度皆不均匀，耐磨性甚差，以焦炭耐磨指标衡量达不到冶金焦炭质量标准。但随着开采深度的增加，煤的变质程度有所提高，尤其是己煤组已为焦煤阶段，其单类煤炼焦基本上能满足大型高炉用焦要求。4、低温干馏矿井上部煤层变质程度较低，挥发份大都在30%以上，稳定组份含量也比较高。经采用管式低温干馏法测定，按煤的焦油产率分级标准衡量，丙3、戊8、戊9、戊10煤层属富油煤。丁5、丁6、己15、己16、己17、庚20煤层均为含油煤，个别出现富油煤点。三）可选性根据本矿生产大样浮沉实验综合报告表明：按1.4作为分选比重所获得的理论，浮煤回收率衡量：丙、丁、戊煤组各煤层为低等。极个别点出现中良等。己、庚组各煤层大都属良等优等，仅个别点出现中等和低等。可选性评定：按照“中国煤炭可选性平定标准”（MT56-81）以分选比重0.1含量法评定，同时又采用中煤含量法作参数参考。0.1含量法是假定用户所需浮煤灰分为10%时，丁5-6、戊8、戊9-10煤层的分选比重两极值分别为：1.38-1.45、1.36-1.37、1.38-1.44。上述煤层的0.1含量变化均在53.68-82.01%内，均属极难选煤。若以中煤含量法评定，中煤量均大于30%，亦属很难选煤。己15煤层分选比重为1.540.1含量为23.1%，属中等可选煤。中煤含量评定属很难选煤，己17、庚20煤层分选比重两极值1.65-1.8，0.1含量在1.5-9.47%以内，属极易选煤，用中煤含量法评定属中等可选。四）煤质及工业用途评价（一）煤的工业牌号 1、丙3煤层：以气煤为主，局部有肥煤和1/3焦煤点出现。 2、丁煤组：全部为1/3焦煤。 3、戊煤组：以1/3焦煤为主，二水平戊一区，戊8煤为肥煤，-400米以下、32线以西为肥煤。 4、己煤组：以肥煤为主，分布在33线以东，-250米以深，其次为1/3焦煤，分布在-400-500米之间，32线以西为焦煤。 5、庚20煤层：属肥煤，个别地段为焦煤。（二）、煤的用途丙3煤层为富灰、富硫、特低磷、具中等发热量，属极难选的气煤类。宜作动力用煤。丁、戊组煤层为中-富灰、特低硫、磷、具中等发热量，属极难选的1/3焦煤及肥煤类。用于动力用煤或炼焦配煤。己煤组煤层煤质较好，原煤为低-中灰份，发热量较高，可作为冶金用煤。庚20煤层属肥煤-焦煤类。原煤灰份低，发热量较高，但含硫量也较高，且不易洗选，因此在利用上受到限制，若能将煤中硫含量脱至1-2%左右，不仅可用于动力用煤、民用煤，还可作配焦用煤。五） 煤的风化和氧化一矿己组、庚组煤层不存在风化和氧化带（己组浅部开采标高为-240米，庚组-250米）；戊组煤层风化和氧化带的范围+30-+110米，宽度100-200米；丁组煤层风化和氧化带的范围+70-+150米，宽度75-190米。据戊组煤层揭露情况来看，风氧化带煤光泽变暗，呈褐红色，煤层厚度变薄。1.2.5水文地质情况，开采技术条件1）水文地质情况：含水层 本井田含水层自上而下可分为7层（1）寒武系碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层主要为中厚层状白云质灰岩、鲕状灰岩、泥质条带灰岩、泥岩、砂质泥岩、砂岩，厚50米，埋深400米，南部露头带被第四系松散沉积物覆盖。主要含水层（段）为寒武系中统张夏组鲕状灰岩、上统崮山组白云质灰岩，两层厚200米左右，为含煤地层基底岩系，是庚20煤层底板直接充水含水层，己15-17煤层底板间接充水含水层。椐钻孔资料和二矿实际揭露表明，尤其是张夏组鲕状灰岩，该层段浅部岩溶裂隙较发育，最大溶洞高8米，据32-1孔、28-1孔在孔深140米，标高-32米处见溶洞高6.99米，-150米处见溶洞高3.86米。多数浅部钻孔有岩芯破碎和漏水现象，据钻孔抽水试验，浅部28-4孔崮山组白云质灰岩单位涌水量2.27023.21691l/s.m，渗透系数1.092m/d；张夏组鲕状灰岩据30-1孔与32-11孔抽水试验，单位涌水量1.933-4.8631l/s.m。深部29-5孔（-200米以下），崮山组白云质灰岩单位涌水量0.00206-0.002351l/s.m，渗透系数0.0009m/d，矿化度0.3-0.5，地下水化学类型为HCO3-CaNa,HCO3-CaMg,HCO3-Ca型。根据二矿开采庚20煤层历次突水分析，水源来自寒武系灰岩有21次，约占突水次数的70%，最大突水量2000m3/h。其特点来势猛，水量大，持续时间长。导水通道主要为裂隙溶洞，其次为小断层，突水点多集中在-130m标高以上，到目前为止，-130m标高以下未见有突水现象。上述现象说明，岩溶裂隙浅部较深部发育，随深度的增加而渐趋减弱，浅部较之深部有较强的富水性、愈向深部，该含水层对矿井充水影响越小。（2）太原群碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层本组从太原群L7灰岩底板至太原群L1灰岩顶板，由灰岩、泥灰岩、砂岩、砂泥岩组成，含灰岩7层，总厚度25-36米。L2 、L7灰岩较稳定、L5灰岩为庚20煤层的直接顶板。浅部岩溶裂隙发育，随深度的增加岩溶发育程度减弱，随深度增加其富水性降低。为己煤组底板直接充水含水组，庚20煤层直接充水含水组。（3）己组煤顶板砂岩裂隙含水层从己15-17煤层底板到戊煤层底板，主要由砂岩、煤层（线）泥岩、页岩组成。己煤组顶板直接充水含水层大，占砂岩厚度3.07-17.44m，平均厚度11.02m，间接充水含水层为香炭砂岩厚度1.00-15.92m，平均厚度8.65m，两层总厚度20m左右，为承压裂隙水，单位涌水量0.0174-0.0180l/s.m，渗透系数0.061-0.0429m/d，水质类型HCO3-Na型。其补给水源主要来自上部含水层的渗透补给，径流滞缓。（4）戊组煤顶板砂岩裂隙含水层从戊9-10煤层底板到丁煤组底板，主要岩性为砂岩、煤层（线）、泥岩和页岩组成，厚度5.50-30.55m，平均厚度16.99m，含水层裂隙发育，以中粗粒砂岩含水层为主，埋深较大，富水性差，以静储量为主，补给水源不足，单位涌水量0.0115l/s.m，渗透系数0.136m/d。在开采过程中，压力局部集中是两个工作面同时开采其叠加影响带易突水，水量小于30m3/h，对采面有一定影响。本含水层属砂岩裂隙弱含水层。（5）丁组煤顶板砂岩裂隙含水层为丁组煤直接充水含水层，从丁组煤层底板至二迭系上界面，主要岩性为砂岩、泥岩和煤层（线），厚度7.40-35.67m，平均厚度20.65m，以中粗粒石英砂岩含水层为主，含水层裂隙发育，与大气降水关系密切，以静储量为主，单位涌水量0.00749l/s.m,渗透系数0.154m/d，本含水层属砂岩裂隙水较强含水层。开采丁煤组有突水现象发生，但不会造成灾害性事故。（6）平顶山砂岩裂隙含水层位于煤系地层顶部，平均厚度150m,上部为中粗粒砂岩，中部为中粒砂岩，下部为粗、中粒砂岩，底部有5-10m含砾粗砂岩。平顶山砂岩在本井田分水岭有出露，厚度大，节理发育，岩石较破碎，径流条件好，富水性较强，单位涌水量0.359-0.478l/s.m,渗透系数1.21-1.44m/d，水质类型HCO3-Ca型。属砂岩裂隙水中等含水层，是下部各含水层的补给水源。（7）第四系松散层孔隙含水层第四系在井田内大面积分布，主要有砂砾石和粘土组成，系平顶山砂岩经风化后堆积于山麓为重力形成塌磊层和坡积物，厚度0-26m，裂隙发育。以角度不整合超覆于下伏含水层之上，是下伏含水层的主要补给水源，在沟谷地带有季节性下降泉出露。单位涌水量0.011-1.927l/s.m，渗透系数0.175-4.37m/d,水质类型为HCO3-Ca.Na型，属孔隙水中等含水层。2）矿井涌水量平顶山天安一矿矿井地质及补充勘探地质报告提供一矿一水平涌水量预计正常300 m3/h，最大510 m3/h，二水平涌水量预计正常500 m3/h，最大850 m3/h，三水平涌水量预计正常225.98 m3/h，最大384.17m3/h。根据平煤股份一矿2009年度每月对矿井涌水量的实际监测，一水平实测正常13.06 m3/h，最大14.65m3/h，最小11.25m3/h；二水平实测正常93.53m3/h，最大112.23m3/h，最小71.44m3/h；三水平实测正常43.63m3/h，最大50.28m3/h，最小40.15m3/h；矿井涌水量预计正常1025.98 m3/h，最大1744.17m3/h，实测最大涌水量173.24m3/h，最小涌水量126.22 m3/h，正常涌水量150.22m3/h。3）充水因素分析（1）区域地下水补给、径流、排泄对本井田的影响。区内受锅底山断层的控制，把平顶山矿区分成东西两个不同的水文地质块段。地下水补给、径流、排泄条件有较大差异。西部块段主要含水层寒武系灰岩和第三系泥灰岩裸露，因此，接受大气降水和地表水体补给比较明显，水量充沛，地下水径流条件好；东部块段含煤地层以及主要含水层寒武系灰岩、石炭系灰岩、第三系泥灰岩均被第四系松散沉积物覆盖，地下水补给条件差。锅低山断层阻隔了西部块段地下水由浅部向深部径流，因此东部块段地下水主要由浅部岩溶水越流补给及接受北部山麓坡、洪积层大气降水渗透补给。一矿位于锅底山断层北翼，地表分水岭处在井田中部。由于地表坡度较陡，且第四系松散层多为钙质粘土，接受地表补给量较小。地下水主要由浅部岩溶水越流补给。总体补给量不大，因此，随着矿井常年疏排 ，地下水位已有大幅度下降，目前寒武系灰岩含水层水位标高-125m，形成以原己二井下为中心的降压漏斗。本井田南接二矿，东西分别同十矿、四矿毗邻，均以人为边界相隔。南部的岩溶水由于二矿开采庚、己煤组大量疏排地下水，使地下水位大幅度下降，起到了一定的截流作用，致使灰岩水下泄量相对减少。同时第四系松散层接受大气降水下渗量有限，因此，总体补给量不大。井田内地下水总体径流方向为WSEN，在疏干状态下地下水由四周排泄中心汇集，形成小型狭长降压中心。（2）各含水组（层）对生产的影响目前本矿井主要开采丁、戊煤组。顶板之上的砂岩含水层是直接充水 水源，从生产来看，该含水层具有水头高、水量小的特点。在初次放顶后突水较大，水量最大60m3/h，一般不超过30m3/h，经过8-15天的时间后流量减少，易于疏干。巷道掘进中可见顶板局部淋水、滴水现象，丁组比戊组表下按明显；在回采工作面，第一次放顶后，顶板砂岩水通过导水裂隙渗矿坑，使涌水量增加。本矿井己煤组，主要受到底板太原组灰岩含水层影响。由划归二矿的己一、己二采区生产表明，当巷道揭露或由断裂破碎带导通灰岩含水层时均可能发生突水。如己二区轨道上山、下车场、己组西大巷等四处突水点，均属揭露L2 灰岩溶洞所致，走向北东65-75。目前己煤组均属带压开采。根据己组突水分析，自1985年到现在出水量基本稳定在100m3/h左右，含水层位降低10m左右（据38-30孔）。由此可看出，该含水层静储量大，水头高，具有一定的动储量，隔水层不稳定，一旦突水，有来势猛，初涌水量大，持续时间长等特点，并且容易构通寒武系灰岩含水层。在今后若开采庚20 煤层时，由于庚20 煤层顶底板均为灰岩含水层，因此，揭露石炭系灰岩含水层并导致大量灰岩水涌入井下是不可避免的，在开采过程中应做好灰岩水防治工作。（3）小窑及采空区的影响目前本矿戊煤组多数为分层回采。为回采下分层创造便利条件，均采用上分层采空区注浆工艺，以加速顶板锈结，其余水在采空区低洼处聚积，再加上回采后顶板淋水汇集，往往使老空区低洼处积水，对下分层及沿空送巷采面构成极大威胁。老空区积水由于时间长、水源广、以及受岩石锈结、膨胀程度的影响，对其水量测算比较困难。一旦突水，特点是水量大、时间短、破坏性大，对生产影响严重。是目前威胁矿井安全生产的主要水源。矿井范围内有零星小窑分布，根据过去及目前水害情况分析，小窑积水对大矿影响不大。（4）断层导水据钻孔资料和采掘揭露，本井田内落差大于20m的断层有5条，且多为逆断层，走向与地层走向斜交，富水性、导水性均较差，其中牛庄断层、竹园断层、张家断层、龙池断层在井下已有揭露，均没发生较大淋水现象。区内小型断层以正断层为主，密度3.2条/万平方米，对各含水层的沟通有一定作用，根据生产中揭露情况看，对丁、戊煤组的回采影响不大。4）井田水文地质类型综合以上分析，一矿主采丁、戊组煤层，矿井充水类型为以顶板砂岩含水层进水为主，大气降水和周围含水层补给量有限。经矿井常年疏排，不断消耗地下水静储量，使主要含水层易于疏干。经计算机分类，一矿矿井水文地质类型为型。开采技术条件1）瓦斯据历年一矿瓦斯鉴定结果表明，相对瓦斯涌出量均小于10m3/t， 2）煤尘本井田各可采煤层煤尘都具有较强烈的爆炸性。据一矿“关于2005年矿井灾害预防和处理计划”称：“煤层爆炸指数，戊组：36.49-44.14%，丁组35.77-36.27%”。3）煤的自燃本井田可采煤层属低-中变质程度烟煤，经测试，丁、戊、组煤层自燃发火期6-8个月，己组煤层自燃发火期6-8个月，均属于自燃煤层。4）地温本井田恒温带温度为17.2C，深度为25米。地温梯度平均值为2.92C/百米，属地温异常区。丁6煤层一级高温区-300 -500米之间，二级高温区在-500米以下，戊10煤层一级高温区在-200-500米区间内，二级高温区在-500米以下，己组煤层在-400米以下属二级高温区，-800米以下达50C以上。2 井田开拓2.1井田境界及储量2.1.1 井田境界井