安全工程毕业设计（论文）-古书院煤矿210万ta新井通风系统设计

1、本科生毕业设计姓 名： 学 号: 学 院：应用技术学院专 业：安全工程设计题目：古书院煤矿210万t/a新井通风系统设计专 题：矿井水害防治技术研究指导教师： 职 称：讲 师 2009年6月 摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分是古书院矿210万吨新井通风系统设计。全篇共分为五章：矿区概述及井田地质特征、井田开拓、采煤方法及带区巷道布置、矿井通风和矿井安全技术措施。古书院矿位于山西省晋城市，矿井总面积是35平方千米，矿井主采煤层是九号煤层，平均厚度是6米，角度平均是5度，矿井的工业储量是万吨，可采储量是万吨，矿井的正常涌水量是118 m3/h，最大涌水量是406 m

2、3/h，矿井绝对瓦斯涌出量m3/min，相对瓦斯涌出量m3古书院矿设计年生产能力为210万t/a，服务年限为70年。矿井工作制度为“四六”制。矿井的采煤方法主要为长壁综合机械化放顶煤开采。矿井开拓方式为斜井单水平开拓。矿井布置一个工作面生产，一个工作面备用，年生产能力为210万t/a。工作面长度为175 m专题部分主要介绍的是矿井水害防治技术研究。翻译部分主要介绍的是大采高放顶煤开采技术及其发展前景。关键词：工业储量；工作制度；采煤方法；走向长壁综合机械化放顶煤开采；矿井通风；快速掘进全套CAD图纸，联系 153893706 ABSTRACTThis design book consists

3、of three parts: the general part, the special part and the translation part.The general part is a 210 new design of Gushuyuan colliery. It contains fine chapters: summarize of the mine field geological character, mining field deploitation, the excavating coal method and disposal of laneway in mining

4、 area , mine ventilation and safety of the mine.The Gushuyuan colliery lies in Jincheng city of Shanxi province. The total area of the mine is 35 km2. The main exploitation coal seam is 9, the average thickness is in turn 6 m. Its obliquity is 5 degree on average. The industry reserves of the mine f

5、ield are w tons anw tons. The normal effusing water of mine is 118 m3/h on average. The comparative effusing of gas is 406 m3The design throughput of mine is 2.1million tons per year, and its service life is 70 years. The labor system of the mine is “four-six. The mining method of the mine is fully-

6、mechanized top-coal caving face with longwall in the strike. The deploitation manner is two slopes with one levels .There is one working face in the mine, and the other is for preparation. The throughput of mine is 2.1 million tons per year. The length of the longwall face is 175 m. Tlexible belt co

7、nveyor is used in the coal transportation. The materials and refuse are transported by tramcars tons in the ancillary transportation. The method of mine ventilation in this shift is central ventilation. In the early period, the central ventilation, at last, the centralThe special part mainly introdu

8、ces The research about mine water hazard prevention and control technology.The translation part mainly introduces Large mining high-caving mining technology and its development prospects.Keywords: industry reserve;vertical shaft development;labor system;mining method;fully-mechanized top-coal caving

9、 face with longwall in the strike; speedy drivag.目 录一般部分 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc232271113 1 矿区概述及井田地质特征 PAGEREF _Toc232271113 h 1 HYPERLINK l _Toc232271114 1.1 矿区概述 PAGEREF _Toc232271114 h 1 HYPERLINK l _Toc232271115 交通位置 PAGEREF _Toc232271115 h 1 HYPERLINK l _Toc232271116 地形、地貌 PAGEREF _To

10、c232271116 h 2 HYPERLINK l _Toc232271117 河流及水体 PAGEREF _Toc232271117 h 2 HYPERLINK l _Toc232271118 气象及地震 PAGEREF _Toc232271118 h 2 HYPERLINK l _Toc232271119 矿区经济概况 PAGEREF _Toc232271119 h 2 HYPERLINK l _Toc232271120 水源及电源 PAGEREF _Toc232271120 h 3 HYPERLINK l _Toc232271121 井田地质特征 PAGEREF _Toc2322711

11、21 h 3 HYPERLINK l _Toc232271122 井田地质构造 PAGEREF _Toc232271122 h 3 HYPERLINK l _Toc232271123 井田地质勘探 PAGEREF _Toc232271123 h 7 HYPERLINK l _Toc232271124 水文地质 PAGEREF _Toc232271124 h 10 HYPERLINK l _Toc232271125 煤层特征 PAGEREF _Toc232271125 h 11 HYPERLINK l _Toc232271126 煤层 PAGEREF _Toc232271126 h 11 HYP

12、ERLINK l _Toc232271127 1.3.2 煤层顶、底版 PAGEREF _Toc232271127 h 12 HYPERLINK l _Toc232271128 煤的特征 PAGEREF _Toc232271128 h 13 HYPERLINK l _Toc232271129 瓦斯 PAGEREF _Toc232271129 h 16 HYPERLINK l _Toc232271130 煤尘及煤的自燃 PAGEREF _Toc232271130 h 17 HYPERLINK l _Toc232271131 2 井田境界和储量 PAGEREF _Toc232271131 h 18

13、 HYPERLINK l _Toc232271132 井田境界及可采储量 PAGEREF _Toc232271132 h 18 HYPERLINK l _Toc232271133 井田境界 PAGEREF _Toc232271133 h 18 HYPERLINK l _Toc232271134 可采储量 PAGEREF _Toc232271134 h 20 HYPERLINK l _Toc232271135 2.1.3 矿井设计生产能力及服务年限 PAGEREF _Toc232271135 h 23 HYPERLINK l _Toc232271136 2.2 井田开拓 PAGEREF _Toc

14、232271136 h 25 HYPERLINK l _Toc232271137 井田开拓的基本问题 PAGEREF _Toc232271137 h 25 HYPERLINK l _Toc232271138 2.2.2 矿井基本巷道 PAGEREF _Toc232271138 h 34 HYPERLINK l _Toc232271139 2 大巷运输设备选择 PAGEREF _Toc232271139 h 44 HYPERLINK l _Toc232271140 矿井提升 PAGEREF _Toc232271140 h 47 HYPERLINK l _Toc232271141 3 采煤方法及带

15、区巷道布置 PAGEREF _Toc232271141 h 52 HYPERLINK l _Toc232271142 煤层的地质特征 PAGEREF _Toc232271142 h 52 HYPERLINK l _Toc232271143 3.2 带区巷道布置及生产系统 PAGEREF _Toc232271143 h 52 HYPERLINK l _Toc232271144 采煤方法及工作面长度的确定 PAGEREF _Toc232271144 h 52 HYPERLINK l _Toc232271145 带区巷道的联络方式 PAGEREF _Toc232271145 h 53 HYPERLI

16、NK l _Toc232271146 3.2.3 分带煤柱的留设 PAGEREF _Toc232271146 h 53 HYPERLINK l _Toc232271147 3.2.4 煤层的开采顺序和工作面的接替顺序 PAGEREF _Toc232271147 h 53 HYPERLINK l _Toc232271148 带区主要生产系统 PAGEREF _Toc232271148 h 54 HYPERLINK l _Toc232271149 确定带区生产能力和采出率 PAGEREF _Toc232271149 h 55 HYPERLINK l _Toc232271150 带区主要硐室布置 P

17、AGEREF _Toc232271150 h 56 HYPERLINK l _Toc232271151 3.3 采煤方法 PAGEREF _Toc232271151 h 57 HYPERLINK l _Toc232271152 采煤工艺方式 PAGEREF _Toc232271152 h 57 HYPERLINK l _Toc232271153 3.3.2 回采巷道布置 PAGEREF _Toc232271153 h 67 HYPERLINK l _Toc232271154 4 矿井通风及安全 PAGEREF _Toc232271154 h 69 HYPERLINK l _Toc2322711

18、55 4.1 矿井通风系统选择 PAGEREF _Toc232271155 h 69 HYPERLINK l _Toc232271156 4.1.1 矿井通风系统的基本要求 PAGEREF _Toc232271156 h 69 HYPERLINK l _Toc232271157 矿井达产后，确定矿井通风容易时期和困难时期的开采位置 PAGEREF _Toc232271157 h 70 HYPERLINK l _Toc232271158 矿井通风方式的确定 PAGEREF _Toc232271158 h 70 HYPERLINK l _Toc232271159 确定矿井主扇的工作方法 PAGER

19、EF _Toc232271159 h 74 HYPERLINK l _Toc232271160 带区通风 PAGEREF _Toc232271160 h 74 HYPERLINK l _Toc232271161 确定回采工作面通风 PAGEREF _Toc232271161 h 75 HYPERLINK l _Toc232271162 通风构筑物 PAGEREF _Toc232271162 h 76 HYPERLINK l _Toc232271163 回采工作面所需风量 PAGEREF _Toc232271163 h 76 HYPERLINK l _Toc232271164 4.2.4 带区通

20、风系统评价 PAGEREF _Toc232271164 h 78 HYPERLINK l _Toc232271165 掘进通风 PAGEREF _Toc232271165 h 79 HYPERLINK l _Toc232271166 局部通风方法和布置方式 PAGEREF _Toc232271166 h 79 HYPERLINK l _Toc232271167 4 风筒材料、规格及接头形式 PAGEREF _Toc232271167 h 79 HYPERLINK l _Toc232271168 掘进工作面需风量的计算 PAGEREF _Toc232271168 h 80 HYPERLINK l

21、 _Toc232271169 掘进通风设备的选型 PAGEREF _Toc232271169 h 81 HYPERLINK l _Toc232271170 .5 掘进通风的技术管理和安全措施 PAGEREF _Toc232271170 h 83 HYPERLINK l _Toc232271171 矿井所需风量 PAGEREF _Toc232271171 h 85 HYPERLINK l _Toc232271172 4.4.1 确定矿井通风容易时期和困难时期的矿井用风地点 PAGEREF _Toc232271172 h 85 HYPERLINK l _Toc232271173 4.4.2 矿井通

22、风容易和困难时期的通风网路图及立体图 PAGEREF _Toc232271173 h 85 HYPERLINK l _Toc232271174 确定矿井所需风量 PAGEREF _Toc232271174 h 90 HYPERLINK l _Toc232271175 4.4.4 确定矿井通风容易时期和困难时期矿井所需风量 PAGEREF _Toc232271175 h 91 HYPERLINK l _Toc232271176 确定采区、全矿的风量分配及矿井所需的总风量 PAGEREF _Toc232271176 h 91 HYPERLINK l _Toc232271177 4.5 矿井通风阻力

23、 PAGEREF _Toc232271177 h 93 HYPERLINK l _Toc232271178 .1 确定矿井通风容易时期和困难时期的最大阻力路线 PAGEREF _Toc232271178 h 93 HYPERLINK l _Toc232271179 .2 矿井通风容易时期和困难时期井巷摩擦阻力及通风阻力计算 PAGEREF _Toc232271179 h 93 HYPERLINK l _Toc232271180 .3 矿井总风阻及总等积孔的计算 PAGEREF _Toc232271180 h 96 HYPERLINK l _Toc232271181 4.6 矿井主要通风机选型

24、PAGEREF _Toc232271181 h 97 HYPERLINK l _Toc232271182 .1 确定风机设计工况点 PAGEREF _Toc232271182 h 97 HYPERLINK l _Toc232271183 4.6.2 矿井主扇选择的两条原则 PAGEREF _Toc232271183 h 100 HYPERLINK l _Toc232271184 4.6.3 电动机的选择 PAGEREF _Toc232271184 h 102 HYPERLINK l _Toc232271185 4.6.4 主扇设备装置要求 PAGEREF _Toc232271185 h 103

25、 HYPERLINK l _Toc232271186 4.7 矿井反风措施及装置 PAGEREF _Toc232271186 h 103 HYPERLINK l _Toc232271187 概算矿井通风费用 PAGEREF _Toc232271187 h 104 HYPERLINK l _Toc232271188 4.9 防止特殊灾害的安全措施 PAGEREF _Toc232271188 h 106 HYPERLINK l _Toc232271189 4.9.1 井下防尘 PAGEREF _Toc232271189 h 106 HYPERLINK l _Toc232271190 4.9.2 瓦

26、斯预防 PAGEREF _Toc232271190 h 106 HYPERLINK l _Toc232271191 火灾预防 PAGEREF _Toc232271191 h 107 HYPERLINK l _Toc232271192 水灾预防 PAGEREF _Toc232271192 h 107 HYPERLINK l _Toc232271193 避灾线路 PAGEREF _Toc232271193 h 107 HYPERLINK l _Toc232271194 5 矿井安全技术措施 PAGEREF _Toc232271194 h 108 HYPERLINK l _Toc232271195

27、5.1 矿井安全技术概况 PAGEREF _Toc232271195 h 108 HYPERLINK l _Toc232271196 5.2 矿尘防治 PAGEREF _Toc232271196 h 110 HYPERLINK l _Toc232271197 矿井粉尘的危害 PAGEREF _Toc232271197 h 110 HYPERLINK l _Toc232271198 防尘制度 PAGEREF _Toc232271198 h 112 HYPERLINK l _Toc232271199 防尘措施 PAGEREF _Toc232271199 h 113 HYPERLINK l _Toc

28、232271200 煤层注水防尘设计 PAGEREF _Toc232271200 h 115 HYPERLINK l _Toc232271201 专题：矿井水害防治技术研究 PAGEREF _Toc232271201 h 121 HYPERLINK l _Toc232271202 1 基本概念及理论概述 PAGEREF _Toc232271202 h 121 HYPERLINK l _Toc232271203 1.1 矿井水灾及其对生产的影响 PAGEREF _Toc232271203 h 121 HYPERLINK l _Toc232271204 2 矿井防治水 PAGEREF _Toc23

29、2271204 h 126 HYPERLINK l _Toc232271205 2.1 地面水防治技术 PAGEREF _Toc232271205 h 126 HYPERLINK l _Toc232271206 2.2 井下防治水技术 PAGEREF _Toc232271206 h 127 HYPERLINK l _Toc232271207 2.2.1 做好矿井水文观测与水文地质工作 PAGEREF _Toc232271207 h 127 HYPERLINK l _Toc232271208 2.2.2 井下探水 PAGEREF _Toc232271208 h 128 HYPERLINK l _

30、Toc232271209 2.2.3 疏放排水 PAGEREF _Toc232271209 h 133 HYPERLINK l _Toc232271210 2.2.4 截水 PAGEREF _Toc232271210 h 136 HYPERLINK l _Toc232271211 3 结论 PAGEREF _Toc232271211 h 139 HYPERLINK l _Toc232271212 英文原文 PAGEREF _Toc232271212 h 142 HYPERLINK l _Toc232271213 中文译文 PAGEREF _Toc232271213 h 146 HYPERLIN

31、K l _Toc232271214 参考文献 PAGEREF _Toc232271214 h 150 HYPERLINK l _Toc232271215 致 谢 PAGEREF _Toc232271215 h 1511 矿区概述及井田地质特征 矿区概述交通位置古书院矿位于山西省东南部，沁水煤田的东南缘，其地理座标为东经1124834- 1125256，北纬353033353415，行政隶属晋城市管辖。位于晋城市城北。该井田西受白马寺断层控制，北与凤凰山、王台铺井田相接，西南为北岩井田，东西长7公里，南北宽5公里，面积25.418平方公里。井田东部有太原焦作铁路经过。本矿专运线5公里与晋城北站接

32、轨，向南经月山，新乡分别与焦枝，京广线相通。207国道从井田东部经过，与207国道平行的有晋（城）长（治）高速公路，晋（城）阳（城）、晋（城）焦（作）、长（治）邯（郸）高速公路已建成通车，晋（城）济（源）高速公路正在建设中；省级公路四通八达，交通甚为方便（见图11）。图1-1 交通位置图地形、地貌井田内地形以构造剥蚀中低山为主。西北高，东南低，最高峰方山海拔，一般标高在700800米之间。由方山向东南经向马寺山、大岭头一线为地表分水岭，其东北部为北石店盆地，西南部为钟家庄盆地，地表北部一般为基岩出露，南部为黄土覆盖，地貌属低山丘陵。河流及水体晋城市属黄河流域沁河水系。井田内无常年迳流的地表水系

33、，均为季节性河流。雨季流量较大，西南部大气降水经晋城西河、古书院河、晋城东河流入钟家庄盆地，经白水河流经孔庄注入丹河，东北部大气降水汇入刘家川河、司徒河向东于背荫汇流经水东注入丹河。气象及地震本区属太行山西侧山间盆地，属暖温带大陆性气候。四季分明，温和宜人，日照充足。秋季多西北风，春夏季多东南风。年最小降雨量296mm，最大降雨量1010mm，平均。降雨量集中在7、8、9三个月。蒸发量一般为降雨量的23倍。气温一般较高，日最高温度达38.6，最低气温22.8，平均气温达11。无霜期较长，全年约180天。冻结期为11月至次年2月，最大冻土深度一般为43cm，最大积雪厚度为21cm。风力不大，一般

34、34级，最大6级。历年地震资料及文献记载，晋城地区未发生过5级以上的破坏性地震。外围强震的波及曾对本区造成房屋倒塌，人畜伤亡。据山西省地震局1978年省震字第29号文关于颁发山西省地震基本烈度区划图及说明的通知，将本区划为六度地震烈度区。矿区经济概况整个晋城矿区跨越晋城市和阳城、沁水两县，面积为6795km水源及电源古书院矿现有自备水源井6眼，分别是下平房水源井（3号）、水塔水源井（14号）、西风井水源井（15号）、南风井水源井（26号）、34号家属楼南水源井（28号）、32号家属楼东水源井（1号）。6个水源井全部采用深井潜水泵吸取中奥陶统深层水作为永久水源，日均取水量约为8000m，年提水量

35、约为292万m。古矿现供水情况地面由1号、3号、14号、28号水源井供给，井下用水由15号、26号水源井供给，并于2001年对该矿地面和井下用水进行了互联网。当地面和井下任何一方用水出现紧张时，可由另一方进行补充，从而缓解了用水紧张的状况。根据晋城市水环境监测中心分析测试结果报告单，除西风井总硬度、硫酸根稍高以外，其余测定项目全部符合GB574985生活饮用水标准。各水井情况详见表11。表1-1 古书院矿水源井情况一览表编号水源井位置涌水量（m3/h）近期取水量（m3/h）成井时静水位（m）近期静水位（m）水位升降（m）3下平房9011014水塔6011015西风井626026南风井74602

36、8东区34号楼南8080132号楼东6060井田地质构造古书院井田内地层受新华夏构造控制，主体走向与构造相一致，倾向北西西，倾角210度，靠近构造线附近地层倾角最大可达30多度，甚至70多度。西部受白马寺逆断层影响而形成自西向东的几个连续的向、背斜，东部以短轴褶曲为主。现将井田内主要构造分述如下：(1) 褶曲1)、二仙掌向斜： 位于白马寺逆断层东侧，轴向NE1222，南起晋普山井田，经北岩井田，进入该区，向北伸入凤凰山井田，全长20000m。西翼陡而狭，倾角526，东翼平缓，倾角5，受白马寺逆断层上升盘牵引成为极不对称的向斜。2）、石城沟背斜：轴向NE1222，南起寨上，经北岩井田东部，进入本

37、井田牛山、石城沟、长条岭西部，全长5000m，两翼倾角57。3）、方山向斜：位于张岭、牛山、老王圪套经杨庄进入凤凰山井田，纵贯古书院、凤凰山两井田，主体走向NE1030，两翼倾角35，全长12000m。4）、大张村背斜：位于井田东部大张村附近，走向近南北，两翼倾角3左右，全长2500m。5）、王谷坨背斜：位于王谷坨村东，走向近东西向，两翼倾角46，全长1500m。6）、七岭向斜：位于大张村背斜东南（红庙岭一带），走向北西转近南北，全长2000m。两翼倾角平缓，34。7）、孙村向斜：位于大张村与孙村之间。主体走向北东约25，两翼倾角5左右，全长2000m，向北延入王台铺井田。（2）地层古书院井田

38、地层出露中常，基岩分布面积约占三分之一，主要分布于井田北部、西北部山梁及沟谷零星地段，新生界覆盖面积约占三分之二，主要分布在井田南部、东部的丘陵、低洼地带及沟谷两侧。奥陶系灰岩为煤系地层之基底。区内地层由老至新分述如下：1）奥陶系中统（O2）仅出露于白马寺逆断层西侧上升盘，断层附近山势陡立，走向NNESSW，出露厚度约150米，其岩性接近顶部多为角砾状灰岩，砾石成分复杂，风化后呈黄色，其下为深灰色，质纯而性脆，并含方解石脉的厚层状灰岩。2）石炭系（C）中统本溪组（C2b）大部出露于白马寺逆断层之东侧下降盘西部边缘。由含铝质较高的红色及灰白色泥岩组成，中夹薄层砂质泥岩、细砂岩。底部为山西式铁矿。

39、本组厚0.70，平均43.1 米，与下伏奥陶系呈平行不整合接触。上统太原组（C3t）出露于白马寺断层东侧，为井田主要含煤地层之一。由黑深灰色砂质泥岩、灰黑色砂岩、石灰岩和煤层等组成。底部有一层鲕状结构的砂质泥岩，全组厚，平均，与下伏地层呈整合接触。3）二叠系（P）下统山西组（P1s）为本区主要含煤地层之一。井田内出露较多，但均零星不完整。以灰白色砂岩为主，中夹灰色及深灰色泥岩、砂质泥岩及煤层。底部为一层不太稳定的中粒砂岩。本组厚，平均，与下伏地层整合接触。下统下石盒子组（P1x）主要出露在井田内较高的山腰处。由灰色的细中粒砂岩，灰白色的砂质泥岩和泥岩组成。风化后多呈灰绿色或黄绿色，底部为一层厚

40、5米左右的中粗粒长石石英砂岩，为与山西组的分界，俗称骆驼脖子砂岩（k8）。本组厚20.07118.60米，平均。上统上石盒子组（P2s）主要分布于井田北部的白马寺山、方山、二仙掌等地的较高处。岩性以灰黄色砂质泥岩为主，夹较厚的黄绿、紫红、蓝紫色砂岩和黄色泥岩组成。下部有一层铝土质泥岩或含铝质的砂质泥岩，见铁质浸染，具鲕状结构。风化后鲕粒脱落成小孔，地面易识别，其颜色鲜明，呈桃红色，俗称桃花泥岩。为与下石盒子组分界的辅助标志层。其下为一层不稳定的中粗粒石英砂岩（k10）。井田内钻孔揭露厚度可达（144孔）。与下伏地层呈整合接触。4）第三系上统（N2）为深红色粘土，含砂量较多，可见褐铁矿黑色斑点，

41、含钙质结核35层，该层脱水晒干后变得坚硬。在井田中部、北部丘陵地带零星出露，厚度08米，与下伏不同时代地层不整合接触。5）第四系（Q）分布范围较广，与地形起伏相一致，厚度由山梁向边坡递增，最厚达（205孔），沉积物以红土、黄土为主，冲积物为砂砾层。中更新统（Q2）位于黄土之下，多分布于丘陵高地，一般为赤红及紫酱色，可塑性强，腻滑似腊，在红土底部因受水解作用形成大量的钙质结核。本层与上部的黄土分界不甚明显，在颜色上由下而上由深而浅渐变。上更新统（Q3）主要为黄土。多分布于沟谷两侧，构成二级阶地，其厚度变化不一，一般520米，土质致密。全新统（Q4）为砂卵石、砂土堆积的现代冲积层，厚度大小不一，主

42、要分布于现代河谷中的河漫滩。古书院矿原勘探报告利用了标志层、古生物、岩性特征、岩相旋回、煤层的物性特征、煤质特征等一系列手段，认真地进行了岩煤层对比。所以井田内地层划分对比可靠。本井田含煤地层沉积类型和特征与晋东南其他地区大致相同，主要煤层及标识层亦可对比。为了与区域地质资料相一致，修编后报告仍沿用晋东南地区标志层对含煤地层进行划分。与本矿使用的编号有不同之处，现将其对应关系列表如下。见表12。表12 含煤地层沉积类型和特征对应关系表区域资料修编后报告矿方使用K4上石灰岩K4上石灰岩K4石灰岩K4石灰岩K4石灰岩K3石灰岩K3石灰岩K3石灰岩K2石灰岩K2石灰岩K2石灰岩K1石灰岩（3）太原组

43、含煤地层太原组（C 3t）：为井田主要含煤地层之一。由黑深灰色的砂质泥岩、灰黑色砂岩、石灰岩和煤等组成 。属海陆交替相沉积。含煤层、煤线八层，仅9号、15号两层煤可采。全组共含57层海相灰岩，由下而上具有标志意义的由K1-K4四层灰岩，含丰富的蜒、腕足类化石。泥岩、砂质泥岩中都含有丰富的植物化石碎片。底部有一层鲕状结构的砂质泥岩与本溪组相分。全组厚，平均，与下伏地层呈整合接触。K1灰岩:位于太原组中部，是9号煤层的底板，全区稳定，厚7.54，一般9米左右，深灰色，致密坚硬，顶部含似层状燧石条带为其特征，中部含泥质，裂隙中充填有方解石细脉。含有丰富的动物化石。厚度大且稳定，是岩、煤层对比的主要标

44、志层之一。K2灰岩:位于K1上部约6米，厚1.80，一般厚3米，呈深灰色，性脆质硬，含少量燧石结核。裂隙被方解石充填，产动物化石。K3灰岩：位于太原组中上部，K3灰岩上距K4约17米，下距9号煤层仅隔一层薄煤和一层7米左右的泥岩，一般厚1米左右，最厚达，呈灰色，致密坚硬，含少量燧石结核。有时相变为钙质泥岩、砂岩。含丰富的动物化石。K4灰岩：区内多数钻孔见到，不太稳定，有时相砂岩或砂质泥岩等。上距3号煤层813米，厚左右。当山西组与太原组分界标志层不稳定时，可作为划分地层的辅助标志层。（4）山西组含煤地层山西组（P1s）：为井田主要含煤地层之一，以灰白色砂岩为主，中夹灰色及深灰色泥岩、砂质泥岩及

45、煤层。为陆相含煤沉积，砂岩多为中细粒砂岩，石英含量高。砂质泥岩与泥岩层理发育，含植物化石。底部一层不同稳定的中粒砂岩与太原组相分。本组共含煤层、煤线35层，仅3号煤稳定可采，平均厚。全组地层厚38.02，一般左右。（5）断层古书院井田内地表少见，井下揭露多为3号煤层中的层间错东正断层，较大的有：白马寺断层：为井田西北部的边界，出露不全，且无勘探工程控制，走向N1525E，倾角70，落差40m。三带区地堑：由两条平行的正断层组成，呈NEE向延伸，全长2000m， 宽250450m，落差2.31，倾角4549，局部34。一带区正断层：西起301采面东北端，经后期回风巷，付井大巷，斜贯一带区中部，走

46、向近东西向，倾向北，延伸长度700余米，倾角7080，落差0.84米，中间大，两端小。井田地质勘探该区的地质研究，自30年代开始就有许多地质老前辈开始，勘探工作自56年由华北煤田地质勘探局普查一分队提交有白马寺区普查报告，而古书院井田内只有4个普查孔，进尺。精查勘探是华北煤田地质局152队于1957年完成。在原普查报告的基础上，增加钻探及野外调查工作量，直接进入精查，于同年12月提交有白马寺一区精查地质报告，并经国家储委165号决议批准作为煤矿设计的依据，精查阶段，古书院井田内共施工钻孔53个，总进尺。古书院矿自1958年7月开始建设，在建设过程中，煤层底板起伏变化较大，原勘探程度不足，由11

47、4队对该区进行了精查补充勘探，共施工44个钻孔，进尺，其中潞安地质队大巷检查孔9个，进尺。并提交有生产补充勘探报告。在矿井生产阶段，到86年底，由原晋城矿务局勘探队先后施工43个生产补孔和6个永久水源井，其进尺。1987年，由原晋城矿务局组成较强的技术力量，将古书院建矿以来大量的地质资料，进行了一次较全面系统的分析整理，共收集16000多个数据，重编26钟图，汇编七大类表格，绘制195个钻孔柱状图。用一年多的时间，于1988年1月编制成古书院矿井生产地质报告（修改补充）。该报告于1988年12月9日经山西煤炭工业管理局煤矿生产地质报告评审组评审通过。1988年1990年，由114队对古书院矿下

48、组煤进行了补充勘探，共施工钻孔23个，进尺，并提交了古书院矿下组煤补充勘探地质报告截止2002年底，古书院井田内共施工173个钻孔，总进尺。本次修改地质报告，共利用井田内钻孔168个。补22、补23为废孔未利用。补42与古补72孔位重合也未利用。另外在井田外还利用了27个钻孔。所有这些钻孔，经多年的开采实践证实，其准确率达到98以上，可为生产报告利用。井田内北部边界附近、西部边界附近以及南部边界附近属B级储量，断层附近属C级储量，其他区域为A级储量。高级储量占99.6%，符合煤炭工业设计规范要求。煤层最小可采厚度为。9号煤层最小可采厚度为，最大可采厚度为，平均。图1-2 煤层综合柱状图1.2.

49、3水文地质晋城矿区位于沁水煤田向斜的东南翼，三面环山，东为太行山，南为晋普山、西为五门山。晋普山与五门山为地表分水岭，将丹河与沁河两大水系分开。东归丹河水系，西归沁河水系。丹河是沁河的最大支流，发源于高平县越庄北丹株岭，流经高平、晋城，在河南省沁阳县北金村汇入沁河。河道总长120km，流域面积3620km，上游修建水库百余座，其中任庄水库最大，控制流域面积1240 km，总库容量8400万m晋城矿区的东、南部广泛出露奥陶系灰岩，大气降水沿裂隙岩溶垂直渗漏，成为矿区地下水的主要补给途径，高平县北部有近EW向的背斜构造，为地下分水岭，形成南北两个水文地质单元，北为辛安泉域，南部受晋长断裂带的影响，

50、又形成东西两个次级水文地质单元，西为马山泉域，东为三姑泉域即晋城矿区所在泉域。晋城储水构造东侧给水边界，以太行山背斜轴为限，地下水汇集的总方向为岩层倾向即北西西向，西侧以晋长断裂带白马寺压性断层控制，由于西盘上升，使东盘奥灰易溶岩受到封闭，成为储水构造的西边隔水边界。根据地下水动态分析得知，本区水文地质单元中高平为补给区，晋城为经流区，郭壁为排泄区。古书院井田位于晋城矿区的东南部，区内由方山东南经白马寺大岭头之连线为地表分水岭，在其北部为北石店盆地，东南部为钟家庄盆地。（1）含水层1）主要含水层（组）按含水层含水性质，可分孔隙水、裂隙岩溶水、岩溶水三大类。孔隙水：主要分布在盆地及河谷地带。藏在

51、卵石层、砂砾层、砂土、亚砂土等新生界松散沉积物中，渗透性强，村民用水多取自此层。含水层厚2.70，水位深2.00。近年来，因矿山采动漏失及工农业用水量增加，水位逐年下降，涌水量也减少，部分已遭破坏，此层水主要由大气降水补给，水质属重碳酸、硫酸型钙镁水。裂隙岩溶水：主要指石炭二叠系含煤地层中的砂岩、灰岩裂隙接受大气降水垂直补给后溶蚀碳酸盐岩而扩大容水范围，成溶洞存水，仍属重碳酸、硫酸型钙镁水。煤层下部水质有时为硫酸、重碳酸型钙镁水，矿化度略有升高，此含水层富水程度不一，盆地及河谷附近富水性强。主要含水层为K3灰岩层。埋深1543米，富水性有上强下弱的规律，近年来，由于大量开采，水位有逐年下降趋势

52、。岩溶水：主要指奥灰岩溶水。从钻孔水位及泉水标高看，本区地下水位有由南向北增高之规律。含水层发育在上下马家沟底部。地下水区域流向自北向南，该井田内水位标高在500520米。该岩溶水补给范围广。在补给区接受大气降水后，对该区以侧向补给为主，水量充沛，沿岩溶层向南迳流，最终于郭壁泉及三姑泉一带排泄。据1987年229队对“晋城生产矿区水资源评价”报告：该层水饱和钙差大于零，为一相对缓滞流区，水质较好属微硬中性或弱碱性水，矿化度小于1克/升，适于工农业及生活用水、永久水源井。上述各含水层间，第三系粘土、本溪组之铝土泥岩与各时代地层的泥岩、砂质泥岩、粘土和亚粘土，当无裂隙和孔隙时，均为良好的隔水层。1

53、.2.4本溪组有铝土岩，其下部有山西式铁矿。铝土岩可烧制陶瓷及耐火材料，铁矿石是地方小高炉及冶炼厂的主要原料。煤中风氧化带内的腐植酸可加工肥料及提取药物。石灰岩可供制造水泥，烧制石灰。煤矸石及石盒子组的砂岩可用作建筑材料。另外，煤层中还伴生有稀散元素锗、镓等，但其品位不高。15号煤层中的黄铁矿可提炼硫磺和黑矾。煤层古书院井田含煤地层属石炭二叠纪。煤系地层总厚123.68。一般厚。共含煤10余层，煤层总厚1315米，含煤系数约10。其中石炭系太原组含煤八层，仅9号煤、15号煤二层稳定可采，二叠系山西组含煤五层，仅3号煤层稳定可采。煤层特征见表13。表13 可采煤层特征表煤层号煤层厚度（m）最小最

54、大一般夹石层数最少最多一般层间距（m）最小最大一般稳定程度及可采情况3021稳定可采9051 2稳定可采150512较稳定可采（1）、3号煤层：位于山西组下部。下距K4灰岩左右，距9号煤层左右。煤层厚1.20，平均左右，夹石12层，最多可达5层，多见于中下部，煤层厚度变化不大，全区稳定可采（见表14）。到目前为止，3号煤层已将近采完。其伪顶为黑色泥岩或炭质泥岩，直接顶板多为灰黑色的砂质泥岩或粉砂岩，老顶多为灰色厚层状砂岩，底板一般为灰黑色粉砂岩或炭质泥岩。（2）、9号煤层：是主要可采煤层之一，位于太原组中部的K1与K2灰岩之间。下距15号煤层左右。煤层厚2.81，平均，厚度变化较大。煤层顶板为

55、K2灰岩，厚左右，底板为石灰岩，结构简单，全区稳定可采。（3）、15号煤层：位于太原组下部，煤厚0.74，平均，厚度无明显变化规律，夹石12层，最多达5层，夹石厚度一般在以下。其直接顶板为砂岩，厚度左右。底板以黑灰色炭质泥岩、铝土质泥岩为主。全区大部可采，属较稳定煤层。表14 可采煤层稳定程度定量统计表煤层号煤层厚（m）最小最大平均可采性指数标准差变异系数厚度分级稳定性3100中厚稳定9100厚稳定1597中厚较稳定（4）、煤层对比本区3号煤层位于山西组，属陆相沉积，9号、15号煤层位于太原组，属海陆交互相含煤沉积，各煤层厚度、层位、层间距稳定，煤质、物性、顶底板特征明显，对比依据充分，因此，

56、本矿区内煤层对比十分可靠。 煤层顶、底版（1）、3号煤层：从钻孔和生产揭露资料看，3号煤层普遍沉积有伪顶、直接顶和老顶。伪顶岩性为黑色泥岩或炭质泥岩，厚度0.10。结构疏松，易碎，强度低，不易支护，随采掘脱落。直接顶板多为黑色及灰色的砂质泥岩或粉砂岩，层理发育，致密坚硬，节理裂隙较发育，平均厚度。老顶岩性为灰白色中粒或细粒砂岩，平均厚度，致密坚硬，层理发育，节理裂隙较发育，呈半张开状，有方解石充填，老顶来压后可自行塌落。煤层上覆岩性，从伪顶、直接顶到老顶为软弱较硬坚硬型，再向上是软弱坚硬相间的平行复合结构。3号煤层直接底板为泥岩，厚度约，其下为砂质泥岩，厚约左右，开采中受压后，有时发生底鼓现象

57、。（2）、9号煤层：9号煤层顶板岩性以K2石灰岩为主，有时为砂质泥岩，K2石灰岩厚约1.5 m左右，致密坚硬，较稳定，节理裂隙发育，有方解石充填。单向抗压强度33.569.3Mpa，平均48.5Mpa；单向抗拉强度3.705.87 Mpa，平均4.44 Mpa，抗剪强度平均7.83 Mpa，老顶为砂质泥岩，厚约，节理裂隙发育，较硬。煤层上覆岩性，从直接顶到老顶属坚硬较坚硬型，再向上是硬较硬相间的平行复合结构。9号煤层直接底板为K1石灰岩，约,其下为黑灰色砂质泥岩（含高岭土），平均厚度10.65 m，强度低，稳定性差，单向抗压强度12.916.2Mpa，平均16.7Mpa；单向抗拉强度0.440

58、.85 Mpa，平均0.66 Mpa，抗剪强度2.083.39Mpa,平均2.91 Mpa，膨胀率为1.763.64，平均2.91，这种岩性遇水易膨胀和泥化，从而降低了底板的稳定性，属软弱坚硬型。（3）、15号煤层15号煤层直接顶板为砂岩，厚5.54，平均6.92 m左右，深灰色，致密坚硬，顶部含似层状燧石条带，全区稳定，据相邻矿井（王台铺矿）测试，其单向抗压强度平均47.0Mpa左右；单向抗拉强度平均为4 Mpa左右，抗剪强度平均为3.70Mpa，属坚硬型顶板。老顶为砂质泥岩，深灰色，厚约。直接底板为砂质泥岩，平均厚度约，其下部为砂岩，平均厚度约为，再其下部为本溪组的铝土泥岩，厚约26.95

59、 m，属软弱型。据相邻矿井（王台铺矿）测试，铝土泥岩单向抗压强度为11.4Mpa；单向抗拉强度为0.76 Mpa，抗剪强度为2.49 Mpa，膨胀率为0.63。这种岩层吸水性强，从而降低了底板的稳定性。煤的特征（1）煤的物理性质3号煤层为黑灰色，金属光泽，贝壳状断口，致密坚硬，均一条带状结构，由亮煤和镜煤组成，宏观煤岩类型为光亮型。9号煤层为灰黑色，玻璃光泽，致密，性脆，由暗煤和亮煤组成，条带状结构，阶梯状断口，可见黄铁矿结核或呈星散状赋存于煤中。宏观煤岩类型为半光亮型。15号煤层为黑色，油脂光泽，以暗煤为主，夹镜煤条带，平坦状断口，条带状结构，块状结构，煤中富含黄铁矿结核，宏观煤岩类型为半暗

60、淡型。（2）煤的化学性质各煤层原煤水分一般在11.5之间，洗煤后，3号煤水分有所下降，15号煤稍有增高。原煤灰分产率从上至下，呈递增之趋势，3号煤为低灰煤，9、15号煤为中灰煤。硫分以3号煤最低，属特低硫煤，9号煤以中硫煤为主。在井田南部补66孔周围有一富硫带。而15号煤层在本井田中南部大面积为高硫煤。垂向上，煤中的硫分自上而下增加。经统计，三层煤的灰分变化标准差均小于1，硫分变化标准差3号煤小于0.5，9、15号煤则大于0.8。3号煤层煤质变化小，9、15号煤层煤层煤质变化大。煤中的元素组成以碳为主，约占93，其次为氢约占3，说明煤化程度较高。表15 可采煤层煤芯煤样煤质特征煤层号原/精煤工