01080282沁新煤矿180万t设计终稿

1、中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计摘要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。 一般部分为沁新煤矿 180 万 t/a 新井设计。沁新煤矿位于山西省沁源县西部李元乡境内，交通便利。井田走向（东西）长约 3.4km，倾向（南北）长约 4.8km，井田总面积为16.34km2。设计开采煤层为 2 号煤，平均倾角为 4，煤层平均总厚为 3.8m。井田地质条件较为简单。 井田工业储量为 21603 万 t，矿井可采储量 16663 万 t。矿井服务年限为 66.1a，涌水量不大，矿井正常涌水量为 80m3/h。矿井瓦斯涌出量不高，不是高瓦斯矿井。 井田为双斜井单水平开拓。大巷采用胶带运

2、输机运煤，辅助运输采用无极绳绞车设备。矿井通风方式为中央并列式通风。 矿井年工作日为 330d，工作制度为“三八”制。 一般部分共包括 10 章：1.矿区概述及井田地质特征；2.井田境界和储量；3.矿井工作制度及设计生产能力、服务年限；4.井田开拓；5.准备方式-盘区巷道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风与安全技术；10.矿井基本技术经济指标。 专题部分题目是沿空掘巷小煤柱稳定机理分析。 翻译部分主要内容为关于煤炭开采区域关闭和水浸后后续关注和利用的策略，英文题目为：Strategies for follow-up care and utilisation of cl

3、osing and flooding in Europeanhard coal mining areas。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计ABSTRACTThis design includes of three parts: the general part, special subject part and translated part. The general part is a new design of Qinxin mine. Qinxin mine lines in West of Qinyuan inShangXi province. The traffic of

4、road and railway is very convenience to the mine. The run of the minefield is 3.4 km ,the width is about 4.8 km，well farmland total area is 16.34 2.The two is the main coal seam, and its dip angle is 4 degree. The thickness of the mine is about 3.8m in all. The proved reserves of the minefield are 2

5、16.03 million tons. The recoverable reserves are166.63 million tons. The designed productive capacity is 1.8 million tons percent year, and the service life of the mine is 66.1 years. The normal flow of the mine is 80 m3 percent hour. The mineral well gas does not gush the deal higher.The well farml

6、and is a single level in an inclined well to expand.The working system “threer-eight” is used in the Sehe mine. It produced 330d/a.This design includes ten chapters: 1.An outline of the mine field geology; 2.Boundary and the reserves of mine; 3.The service life and working system of mine; 4.developm

7、ent engineering of coalfield; 5.The layout of panels; 6. The method used in coal mining; 7. Transportation of the underground; 8.The lifting of the mine; 9. The ventilation and the safety operation of the mine; 10.The basic economic and technical norms.Special subject parts of topics is stability me

8、chanism analysis of Roadway driving along goaf small pillar .Translation part of main contentses is Strategies for follow-up care and utilisation of closingand flooding in Europeanhard coal mining areas.中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计一般部分中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计目录一般部分1矿区概述及井田地质特征11.1 矿区概述11.1.1 交通位置11.1.2 地形地貌及水系1

9、1.1.3 气候气象及地震21.1.4 水源及电源21.2 井田地质特征21.2.1 地层21.2.2 水文地质特征51.3 煤层特征81.3.1 煤层特征81.3.2 煤质91.3.3 煤层开采技术条件10井田境界和储量112.1 井田境界112.1.1 井田范围112.1.2 开采界限112.1.3 井田尺寸112.2 井田地质勘探112.3 井田地质储量122.3.1 储量计算基础122.3.2 矿井地质储量计算122.3.3 矿井工业储量计算132.4 矿井可采储量142.4.1 安全煤柱留设原则142.4.2 井田边界保护煤柱142.4.3 工业广场保护煤柱152.4.4 井筒保护煤

10、柱152.4.5 大巷保护煤柱162.4.6 矿井设计可采储量16矿井工作制度、设计生产能力及服务年限163.1 矿井工作制度163.2 矿井设计生产能力及服务年限163.2.1 确定依据163.2.2 矿井设计生产能力173.2.3 矿井服务年限173.2.4 井型校核1723中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计4井田开拓184.1 井田开拓的基本问题184.1.1 确定井筒形式、数目、位置194.1.2 工业场地的位置204.1.3 开采水平的确定及采区、带区、盘区、的划分204.1.4 主要开拓巷道204.1.5 开拓方案比较204.2 矿井基本巷道314.2.1 井筒314.2.2

11、 井底车场及硐室314.2.3 主要开拓巷道32准备方式盘区带区巷道布置425.1 煤层地质特征425.1.1 盘区位置425.1.2 盘区煤层特征425.1.3 煤层顶底板岩石构造情况425.1.4 水文地质425.1.5 地质构造425.2 盘区巷道布置及生产系统425.2.1 盘区准备方式的确定425.2.2 盘区巷道布置425.2.3 盘区生产系统435.2.4 盘区内巷道掘进方法445.2.5 盘区生产能力及采出率445.3 盘区车场选型设计45采煤方法466.1 采煤工艺方式466.1.1 盘区煤层特征及地质条件466.1.2 确定采煤工艺方式466.1.3 回采工作面参数476.

12、1.4 回采工作面破煤、装煤方式476.1.5 回采工作面支护方式496.1.6 端头支护及超前支护方式506.1.7 各工艺过程注意事项506.1.8 回采工作面正规循环作业526.2 回采巷道布置536.2.1 回采巷道布置方式536.2.2 回采巷道参数53井下运输597.1 概述59567中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计7.1.1 井下运输设计的原始条件和数据597.1.2 运输距离和货载量597.1.3 矿井运输系统597.2 盘区运输设备选择607.2.1 设备选型原则607.2.2 盘区运输设备选型及能力验算617.3 大巷运输设备选择627.3.1 主运输大巷设备选择6

13、2矿井提升638.1 矿井提升概述638.2 主副井提升638.2.1 主井提升638.2.2 副井提升设备选型648.2.3 井上下人员运送66矿井通风及安全679.1 矿井概况、开拓方式及开采方法679.1.1 矿井地质概况679.1.2 开拓方式679.1.3 开采方法67899.1.4 变电所、充电硐室、库679.1.5 工作制、人数679.2 矿井通风系统的确定689.2.1 矿井通风系统的基本要求689.2.2 、矿井通风方式的选择689.2.3 、矿井主扇工作方式选择699.2.4 盘区通风系统的要求709.2.5 工作面通风方式的选择709.3 矿井风量计算739.3.1 工作

14、面所需风量的计算739.3.2 掘进工作面需风量749.3.4 硐室需风量759.3.5 其它巷道所需风量759.3.6 矿井总风量759.3.7 风量分配769.4 矿井通风阻力计算819.4.1 计算原则819.4.2 矿井最大阻力路线829.4.3 矿井通风阻力计算829.5 选择矿井通风设备839.5.1 选择主扇83中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计9.5.2 电动机选型869.6 安全灾害的预防措施879.6.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施879.6.2 预防井下火灾的措施879.6.3 防水措施8710 矿井基本技术经济指标89参考文献90专题部分沿空掘巷小煤柱稳定机理分析9

15、21 概述922 研究意义923 沿空掘巷小煤柱留设发展现状924 沿空掘巷的最佳位置935 沿空掘巷小煤柱留设围岩稳定的基本原理945.1 沿空掘巷的围岩力学环境945.1.1 巷道开挖前矿压显现规律分析945.1.2 卸载区内的煤岩状况分析945.2 掘巷期间煤柱内位移场分布特征955.3 回采期间煤柱应力分布回采期间采动影响955.4 回采期间煤柱内位移场分布特征965.5 沿空掘巷上覆岩体大结构稳定性分析975.6 沿空掘巷围岩锚固小结构稳定性分析986 沿空掘巷窄煤柱受力变形与应力分析996.1 小煤柱力学模型的建立1006.2 小煤柱力学模型的求解方法-变分法1006.3 问题求解

16、1027 小煤柱合理宽度设计1047.1 窄煤柱设计原则1047.2 煤柱宽度确定方法比较1047.3 窄煤柱宽度计算1058 沿空掘巷围岩控制的关键技术1088.1 锚杆的预紧力1088.2 锚杆的支护强度1098.3 合理加强支护技术1109 总结111参考文献112翻译部分114Introduction114The modelling tool Boxmodel115Geothermal heat recovery116Gas mobilisation, migration and extraction117中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计Conclusion120欧洲煤炭开采区

17、域关闭和水浸后后续关注和利用的策略1211 简介：欧洲煤炭开采领域关闭或水浸矿井造成的影响1212 建模工具 BOXMODEL1213 地热回收1224 气体的流动，迁移和提取1235.结论124致谢125中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第1页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 交通位置沁新煤矿位于山西省沁源县西部西部李元乡境内，东距沁源县城 17km。其地理坐标为东经 11210101121225,北纬 363235363445。该井田为不规则多边形。 沁（源）洪（洞）公路从矿区北部通过，向东 17km 至沁源县城接汾（阳）屯（留） 图 1-1-1 交通情况示意二级

18、公路及沁（沁源）沁（沁县）铁路，距太焦线沁县火车站 76km, 距 309 国道张店镇54km，距南同蒲铁路介休市 100km、平遥县城 105km，交通极为便利。1.1.2 地形地貌及水系本井田位于太岳山东源，属中、低山区。本区基本为基岩裸露区，但地层多被植被覆中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第2页盖。区内山高沟深，地形复杂，最高点在井田中部摇岭湾，高程 1423.6m，最低点位于井田东北部河床，高程 1152.0m，相对高差 271.60m。井田内沟谷发育，并呈放射状展布。 本区属沁河水系，井田内无大的河流通过，东北部沟谷水流入狼尾河，西南部沟谷水流 入柏子河，均为季节性河流。井田

19、内历年最高洪水位线 1149.5m，井口均位于洪水位线以上。 1.1.3 气候气象及地震本区属大陆性气候，四季分明，昼夜温差较大。据沁源县 19881997 年观测资料， 年平均气温 8.6，最高气温可达 35.6（1995 年 7 月 5 日），最低气温-25.8（1990年 2 月 1 日）。年平均降水量 634.0mm，年平均蒸发量为 1547.2mm，蒸发量大于降水量。结冰期为 10 月下旬至次年 3 月中旬，最大冻土深度为 800mm（1993 年）。夏、秋季多东南风，冬、春季多西北风，最大风速 14m/s。 根据山西省地震基本烈度区划图，本区地震烈度为 7 度。 1.1.4 水源及

20、电源本矿现有深井一座，水量丰富，能够满足矿井技术改造用水需要。另外井下排水经地面井下水处理站处理后，可作为井下消防洒水及地面防尘洒水用水水源，矿井水源可靠。 本矿井供电电源丰富，距矿井 4.5km 有南山 35kV 变电站，在公司内部还建有沁新公司 35kV 变电站和公司矸石发电厂，沁新公司 35kV 变电所主要服务于公司及沁新煤矿用电， 矿井供电电源可靠。 1.2 井田地质特征1.2.1 地层（一）地层 本矿区位于沁水煤田的西部边缘，霍山隆起的东侧。矿区内地层出露较好，区内出露的地层由西北向东南依次为下石盒子组上段，上石盒子组下段、中段，第四系更新统及全新统地层以角度不整合零星覆盖于区内各时

21、代地层之上。现结合矿区内及附近钻孔料，对矿区内的地层自下而上分述如下： 1、奥陶系(O) 1)奥陶系中统峰峰组(O2f) 为煤系地层的沉积基底。岩性主要为深灰色石灰岩、角砾状泥灰岩及泥质白云岩，下部夹似层状石膏，上部方解石细脉发育，具铁质浸染现象。 2、石炭系(C) 1)中统本溪组(C2b) 资与下伏峰峰组呈平行不整合接触。该组厚度 12.23-25.70m，平均 19.19m，岩性以灰、灰白色铝质泥岩、灰黑色泥岩、砂质泥岩为主夹石灰岩及薄煤层，底部多为以结核状黄铁矿为主的铁铝质岩。 本组含植物化石鳞木、芦木及动物化石蜓科。2)上统太原组(C3t) 为主要含煤地层之一，与下伏本溪组呈整合接触。

22、厚度 101.79-119.10m，平均 111.51m。由泥岩、粉砂岩、砂岩及石灰岩和煤层组成。按岩性组合可将本组分为上、中、下三段，中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第3页各段特征详见本节含煤地层部分。 3、二叠系(P) 1) 下统山西组(P1s) 为主要含煤地层之一，与下伏太原组呈整合接触，厚度 44.50-54.38m，平均 50.99m。由砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层组成。 2) 下统下石盒子组(P1x) 与下伏山西组整合接触，厚度 114.43122.55m，平均 117.10m，根据岩性组合特征， 可分为上、下两段： 下段(P1x1) 厚度 38.90-72.71m，平均 57

23、.04m。岩性为深灰色、灰色泥岩、粉砂岩夹浅灰色细粒砂岩，下部夹极不稳定的薄煤层，底部 K8 为浅灰色中细粒砂岩，层面富含炭屑及白云母片，具交错层理，局部相变为粉砂岩。 上段(P1x2) 厚度 42.79-75.53m，平均 57.08m，以浅灰色、灰绿色、紫红色泥岩为主夹黄绿色中细粒砂岩，底部 K9 为灰绿色中细粒砂岩，顶部常为紫红、灰绿色含大量菱铁质鲕粒的铝质泥岩，俗称“桃花泥岩”，是确定上石盒子组底界 K10 砂岩良好的辅助标志。 3) 上统上石盒子组(P2s) 与下伏下石盒子整合接触，厚度 505m 左右，根据其岩性组合特征可分为上、中、下三段。本区只有上石盒子组下段及中段大部分地层,

24、厚度约 400m 左右。 下段 P2s1) 平均厚度 212.41m，浅灰、黄绿色、紫红色泥岩、粉砂岩、夹灰白、灰绿色中细粒砂岩。底部 K10 为灰白色、黄绿色中细粒砂岩，大型交错层理发育。 下段 P2s2) 本段地层顶部缺失，厚度约 190m，底部 K12 为灰、灰白色中粗粒砂岩，含云母片，具大型交错层强，局部含细砾；下部为紫红色、黄绿色泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩，上部为黄绿色细粒砂岩与黄绿色、紫红色泥岩互层。 4、第四系(Q) 1) 中更新统(Q2) 厚度 010m，为红黄色、棕红色亚粘土、亚砂土夹古土壤及钙质结核，底部夹砂砾透镜体。 2) 上更新统(Q3) 厚度 07m，为浅黄色亚砂土，结

25、构疏松，具垂直节理，顶部偶夹褐色古土壤，含零星钙质结核。 3) 全新统(Q4) 厚度 05m，上部为浅黄色砂土、亚砂土；下部为浅黄色、浅灰色分选磨圆均较差的砂砾层。 (二)含煤地层 本矿区含煤地层为石炭系中统本溪组、上统太原组和二叠系下统山西组、下石盒子组， 其中太原组和山西组为主要含煤地层，本溪组和下石盒子所含煤层为极不稳定的薄煤层， 无开采价值。现将太原组、山西组地层分述如下： 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第4页1、石炭系上统太原组(C3t) 从 K1 砂岩底到 K7 砂岩底，厚度 101.79-119.10m,平均 111.51m。整合于本溪组地层之上。主要由灰色、灰黑灰色泥

26、岩、粉砂岩、中、细粒砂岩及 K2、K3、K4 石灰岩和煤层组成。为本区主要含煤地层之一，共含煤 10 层，含煤系数平均 7.61%。按岩性、岩相及沉积旋回分三段叙述如下： 1)下段(C3t1) 从 K1 砂岩底至 K2 石灰岩底，地层厚度为 44.24-57.63m,平均 50.37m。主要为灰白色砂岩、灰灰黑色泥岩、铝质泥岩、粉砂岩及稳定可采的 9+10 号及 11 号煤层所组成， 下部夹 12 层不稳定的石灰岩或泥灰岩。底部 K1 砂岩为灰白色薄层状细中粒石英砂岩， 岩性特征明显，致密坚硬，是一种良好的地层划分对比依据。 2）中段(C3t2) 从 K2 石灰岩底至 K4 石灰岩顶，地层厚度

27、 30.10-37.04m,平均 33.04m。主要由三层深灰色石灰岩及灰白色砂岩、灰黑色粉砂岩、泥岩间夹二层局部可采煤层。底部为深灰色， 巨厚层状致密、坚硬的 K2 石灰岩。含有丰富的有孔虫、蜓科、腕足类化石和燧石结核， 中、下部常夹有一层灰黑色泥岩。自 K2 向上为灰黑色泥岩及其具波状层理的粉砂岩、细粒砂岩，多受黄铁矿浸染，其上发育有临近可采的 8 号煤层。 其顶板为深灰色，厚层状的 K3 石灰岩。K3 石灰岩全区稳定，易于对比，K3 至 K4 石灰岩间，为灰色、灰黑色的砂岩、粉砂岩和泥岩，顶部为层位稳定但不可采的 7 号煤层，其顶部即为深灰色、中厚层状， 致密坚硬的 K4 石灰岩。 3）

28、上段(C3t3) 从 K4 石灰岩顶至 K7 砂岩底，地层厚度 16.41-29.50m,平均 24.58m。主要为灰黑色、黑色的泥岩、粉砂岩组成，含黄铁矿、菱铁矿结核，其间 6 号煤层局部相部为炭质泥岩。本段依据岩相旋回分析，应为泻湖海湾相沉积。 2、二叠系下统山西组(P1s) 本组自 K7 砂岩底至 K8 砂岩底，整合于下伏地层之上。含本煤矿具有开采价值的 1 号、2 号煤层。地层厚度 44.50-54.38m,平均 50.99m。岩性主要由灰白色中、细粒砂岩、灰黑色的粉砂岩、泥岩和煤层形成的 45 个沉积旋回所组成，依据其岩性和沉积旋回分析，属于滨海三角洲平原上的河控型沉积。其底部 K7

29、 砂岩为中细粒长石石英砂岩，岩性及厚度变化较大，为滨岸沙坝沉积。其上沉积有 3 号薄 煤层,向上约 7m 左右，发育有 2 号煤层。此段以黑色泥岩、粉砂岩为主，夹中、细粒杂砂岩。2 号煤层向上约 20m 左右发育有 1 号煤层。1 号煤层之上为 K8 砂岩。以黑色泥岩、灰色、深灰色粉砂岩、细粒砂岩为主夹菱铁矿结核、铝质泥岩及炭质泥岩。 (三)构造 该矿区地处沁水煤田西缘，霍山隆起以东，总体构造形态为一走向北北东倾向南东的单斜构造，地层倾角变化不大，一般在 68左右，次一级构造以较宽缓的背向斜为主， 构造形态符合区域构造特点。区内断层不发育，地表未发现断裂构造，经井下开采断距小于 3m 的断层

30、20 余处 现将褶曲及陷落柱情况分述如下： 1、褶曲 （1）S1 向斜：位于西北部并向北延伸出井田，走向 N1525W，表现为缓波状起伏，中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第5页两翼倾角 68，井田内长度 1.25km。 （2） S2 背斜：位于西北部向北延伸出井田，走向近南北向，西翼较缓，倾角67，东翼较陡，倾角 89，井田内长度 1.20km。 （3） S3 向斜：自井田东北角进入，总体走向 SW，至南端转向 SE，地表在郭家庄村东北已不明显，北中部西翼较陡，倾角 610，东翼较缓，倾角 5左右，井田内延伸长度 3.30km，影响范围不大。 （4） S4 背斜：位于井田东部，走向大致

31、与 S3 向斜平行，其西翼即 S3 向斜之东翼，两翼基本对称，倾角 57，井田内长度 1.75km。 以上褶曲地表均有产状控制，西部 S1、S2 经 2 号煤层开采进一步控制。 ，东部 S3、S4 有钻孔（5）S5 背斜：位于中北煤矿、七一煤矿、五一煤矿一线走向近南北,西翼较平缓,倾角 12-19，东翼较陡，倾角 19-65。 2、岩浆岩 该区无岩浆岩活动。 总上所述，井田构造属简单偏中等。 1.2.2 水文地质特征 （一）矿井水文地质条件 井田为隐伏岩溶区，位于广胜寺岩溶水系统补给径流区，西部边界及北西紧邻沟谷， 由第四系松散层覆盖，井田基本由石盒子地层覆盖，区内植被覆盖条件好，有利于降水入

32、渗，但由于地形切割强烈，易造成地下水排泄，又因区内构造简单，煤层埋深北部浅于南部，西部浅于东部，况且井田北部浅埋煤层大部采空，决定着井田煤矿床水文地质条件简单化。 1、主要含水层特征 （1）奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层 含水层包括峰峰组和上马家沟组，井田内钻孔均有不同程度奥灰地层，岩芯鉴定溶隙不甚发育。沁新煤矿水源井位于本井田北沁新煤矿主斜井附近，奥灰 318.22m，奥灰埋深 198.90m。岩芯鉴定峰峰组灰岩溶隙不甚发育，上马家沟组灰岩溶隙发育,钻进至该层后冲洗液出现全漏失，漏失量达 45m3/h,且岩芯采取率低，说明溶隙发育。该井奥灰岩溶水位埋深 261.40m，标高 932.40m，混合

33、抽水试验结果为水位降深 1.90m，涌水量为14.31L/s，单位涌水量为 7.53L/s.m，属于富水性强的含水层，近年来水量明显减少，往东进入本井田随着奥灰埋深的增加,岩溶裂隙发育程度将随着埋深的增加而减弱。富水性也明显减弱。本井田属富水性强的岩溶裂隙含水层。 （2） 太原组薄层石灰岩岩溶裂隙含水层组 该含水层组主要为 K2、K3、K4 三层薄层石灰岩组成。其中 K2 石灰岩较厚，厚4.50-10.09m，平均 7.38m，为 9+10 号煤层顶板直接充水含水层，K3 石灰岩平均厚 7.12m， K4 石灰岩平均厚 7.30m，据 ZK301 号钻孔岩芯鉴定溶隙较发育，消耗量均较小，是由于

34、埋藏深度较大，接受补给条件较差，因此，属富水性弱的含水层组。 （3） 碎屑岩类砂岩裂隙含水层组 该含水层组主要由 K7、K8、K9 砂岩组成。K7 砂岩为 1、2 号煤层底板直接充水含水层，中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第6页厚 1.00-4.23m,平均厚 2.58m，岩性以细粒砂岩为主。K8 砂岩为 1、2 号煤层顶板直接充水含水层，厚 4.63-8.22m，平均厚 6.56m。岩性经中细粒砂岩为主。K9 砂岩为 1、2 号煤层间接充水含水层，可通过开采裂隙与 K8 砂岩含水层发生水力联系，该层浅埋地带风化裂隙发育，含水性有所增强，本矿井调查，矿坑水主要来自K9 砂岩，水化学类型

35、为HCO3+K+Na）型，钻孔三层砂岩岩芯裂隙不发育，除 201 号钻孔冲洗液消耗量稍大外，其余钻孔消耗量均很小。因此，属含水性弱的含水层组。 （4） 基岩风化壳砂岩裂隙含水层组 为各个不同地质时代的岩层与第四系接触，以石盒子组砂岩为主，区内大面积出露， 为本区主要含水层组之一，砂岩层可达 10 层，以中细粒砂岩为主，风化裂隙发育，第四系覆盖厚度不大，植被发育，有利于大气降水入渗，一般排泄条件好，本区泉水大都来自该组砂岩，流量在 0.02-0.5L/s 之间，均排向沟中，地下水沿走向径流为主，垂向上存在泥岩阻隔难向下层补给。因此，含水性随埋深增加而减弱。 （5） 第四系松散岩类孔隙含水层组 主

36、要为全新统（Q4）及上新统（Q3）地层，岩性为砂土，砂砾层组成，厚 0-15.00m, 结构疏松，主要接受大气降水及山前基岩裂隙水补给，受季节影响明显，含水性与埋藏厚度相关，总体为含水性较弱的含水层组。 2、主要隔水层 （1）11 号煤层以下及本溪组隔水层组 主要由该地层中铝质泥岩、泥等组成，厚度约 40m，不整合于峰峰组裂隙岩溶层之上。铝质泥岩及细粒砂岩的 K1 石英砂岩，隔水性能好，若无构造破坏，能阻隔其上、下含水层之间的水力联系，构成奥灰含水层的直接隔水顶板。 （2） 石炭系上统太原组上段隔水层组 由 K7 砂岩底至 K4 灰岩顶之间的泥岩、粉砂岩组成，该段地层厚一般 24.58m,若无

37、构造沟通或遭受破坏，可成为 2 号煤层底板良好的隔水层。 （3） 二叠系砂岩含水层层间隔水层组 主要由泥岩、粉砂岩等组成，呈层状分布于各砂岩含水层之间，形成平行复合结构， 构造裂隙不甚发育。无构造沟通情况下构成各含水层间的良好隔水层组。 4、井田水文地质类型 （1）2 号煤层：矿井涌水量主要来自煤层顶板砂岩裂隙水，富水性较弱，矿井调查涌水量主要为大巷水，因此，根据水文地质勘探类型划分为二类一型，水文地质条件属简单类型。 （2）9+10 号煤层：矿井涌水量主要来自煤层顶板 K2 灰岩裂隙水，富水性较弱，邻区矿井涌水量不大，一般小于 100m3/d，区内大部分地段处于奥灰岩溶水位 932.40m

38、以下， 但由于本溪组地层隔水层存在，且奥灰峰峰组岩溶不甚发育，区内构造简单，正常情况下， 奥灰岩溶水难以构成下组煤层开采的威胁。因此，水文地质条件属中等类型。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第7页 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第8页1.3 煤层特征1.3.1 煤层特征1、含煤性 本区主要含煤地层为上石炭统太原组和下二叠统山西组。中石炭统本溪组和下二叠统下石盒子组亦含有数层薄煤层，其厚度小、稳定性差，变化大，均无开采价值。现将主要含煤地层山西组和太原组的含煤性叙述如下： 1、1 号煤层 位于山西组上部，上距 K8 砂岩 2.50-15.96m，平均 8.07m，煤层厚度 0

39、.60-1.61m，平均 0.98m。煤层厚度东北部稍厚,变化不大,该煤层结构简单,仅在 19 号孔含一层夹矸,厚度0.47m,其余均不含夹矸煤层顶底板主要为泥岩、粉砂岩，局部为砂岩。该煤层可采面积占88%，厚度变化系数（变异系数）36%，因此，属较稳定大部可采煤层。 2、2 号煤层 位于山西组中部，上距 1 号煤层 15.72-27.20m,平均间距 20.45m，1 号、2 号煤层间距东北部较小（101 号、19 号孔），中部最大（Q-1B 号孔），其它则变化不大，煤层厚度 3.22-4.10m,平均 3.8m。变化规律西厚东薄，变化不大，煤层结构简单，在 Q-1B、Q-2 号孔各含一层夹

40、矸，其余均不含夹矸，煤层顶底板为泥岩、砂岩或粉砂岩。该煤层全井田可采，厚度变化系数（变异系数）13%，因此，属稳定可采煤层。 3、3 号煤层 位于山西组中下部，上距 2 号煤层 4.50-11.36m,平均间距 6.08m，2 号、3 煤层间距除 302 号孔为 11.36m 较大外，其余钻孔相差较小。煤层厚度 0.25-1.50m,平均 0.92m。厚度变化西厚东薄，在 19 号、202 号孔不可采。煤层结构简单，不含夹矸，除 302 号孔顶板为细粒砂岩外，煤层顶、底板多为泥岩或粉砂岩。该煤层可采面积占 71%，厚度变化系数（变异系数）45%，因此，属较稳定大部可采煤层。 4、9+10 号煤

41、层 位于太原组下段顶部，上距 3 号煤层 62.20-82.63m,平均 71.06m，与 3 号煤层间距西北厚、东南薄。9+10 号煤层厚度 1.67-2.37，平均厚度 1.75m。煤层顶板合并区为石灰岩， 分叉区为泥岩或粉砂岩，底板为泥岩或粉砂碉，西部为细粒砂岩。该煤层全井田可采，厚度变化系数（变异系数）合并区为 15%，因此，属稳定可采煤层。 5、11 号煤层 位于太原组下段顶部，上距 10 号煤层 17.83-22.80m,平均 19.85m，间距变化不大,煤层厚度 1.03-2.95m,平均 2.05m。厚度变化规律表现为西南部厚东部和北部较薄。煤层结构简单至较复杂，含 0-2 层

42、夹矸，夹矸岩性多为泥岩。煤层顶板多为泥岩，个别为粉砂岩或细粒砂岩，底板为泥岩、炭质泥岩或粉砂岩，该煤层全井田可采，厚度变化系数（变异系数）为 34%，因此，属稳定可采煤层。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第9页表 2-1-1 主要可采煤层特征表 1.3.2 煤质1、化学性质及工艺性能 （1）1 号煤层 水分（Ad）：原煤 0.42-0.66%，平均 0.54%，浮煤 0.30-0.52%，平均 0.41%。 灰分（Ad）：原煤 12.68-26.04%，平均 19.36%，浮煤 6.35-7.58%，平均 6.97%。 挥发分（Vdaf）：浮煤 17.02-17.85%，平均 17.

43、44%。 全硫（St,d）：原煤 0.42-0.63%，平均 0.53%，浮煤 0.42-0.59%，平均 0.51%。 磷（Pd）：原煤平均 0.013%。 发热量（Qgr,d）：原煤 26.00-31.82MJ/kg，平均 28.91MJ/kg。 粘结指数（GR.I）：浮煤在 75-80，平均 78。 胶质层厚度(Y):介于 10-11mm 之间,平均 11mm。 根据煤炭质量分级 GB/T15224.1.2.3 和中国煤炭分类国家标准 GB5751-86，该煤层属低灰、低硫、高热值、强粘结的焦煤，是很好的炼焦用煤。 （2）2 号煤层 水分（Ad）：原煤 0.60-0.86%，平均 0.7

44、3%，浮煤 0.55-0.62%，平均 0.59%。 灰分（Ad）：原煤 10.99-17.25%，平均 14.12%，浮煤 4.17-5.15%，平均 4.66%。 挥发分（Vdaf）：浮煤 15.87-17.83%，平均 16.85%。 全硫（St,d）：原煤 0.33-0.40%，平均 0.37%，浮煤 0.36-0.38%，平均 0.37%。 磷（Pd）：原煤平均 0.008%。 发热量（Qgr,d）：原煤 29.32-32.23MJ/kg，平均 30.78MJ/kg。 粘结指数（GR.I）：浮煤平均 87，。 胶质层厚度(Y):一般大于 10mm。 根据煤炭质量分级 GB/T1522

45、4.1.2.3 和中国煤炭分类国家标准 GB5751-86，该煤层属特低灰、特低硫、特高热值、特强粘结的焦煤，是很好的炼焦用煤。 地层单位煤层号煤层厚度（m）煤层间距（m）夹石层数顶板岩性底板岩性稳定可采程度最小-最大平均最小-最大平均山西组10.60-1.610.9815.72-27.200-1泥岩、粉砂岩泥岩、粉砂岩较稳定大部可采23.22-4.103.820.454.50-11.360-1泥岩、砂岩泥岩、砂岩稳定可采30.25-1.500.926.0862.20-82.630泥岩、粉砂岩泥岩、粉砂岩较稳定大部可采太原组9+101.67-2.371.7571.0617.83-22.800-

46、2石灰岩、泥岩泥岩、粉砂岩稳定可采111.03-2.952.0519.850-2泥岩、粉砂岩泥岩、粉砂岩稳定可采中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第10页（3）3 号煤层 水分（Ad）：原煤 0.54-0.73%，平均 0.64%，浮煤 0.32-0.44%，平均 0.38%。 灰分（Ad）：原煤 21.67-24.12%，平均 22.90%，浮煤 7.05-7.57%，平均 7.31%。 挥发分（Vdaf）：浮煤 15.92-18.34%，平均 17.13%。 全硫（St,d）：原煤 0.42-0.68%，平均 0.55%，浮煤 0.43-0.50%，平均 0.47%。 磷（Pd）：原

47、煤 0.006-0.009%，平均 0.008%。 发热量（Qgr,d）：原煤 26.84-27.99MJ/kg，平均 27.42MJ/kg。 粘结指数（GR.I）：浮煤 64-84，平均 74。 胶质层厚度(Y):一般在 10 左右 mm。 根据煤炭质量分级 GB/T15224.1.2.3 和中国煤炭分类国家标准 GB5751-86，该煤层属低灰、低硫、高热值、中强-强粘结性的焦煤和瘦煤，是很好的炼焦用煤。 （4）9+10 号煤层 水分（Ad）：原煤 0.40-0.96%，平均 0.70%，浮煤 0.41-0.64%，平均 0.51%。 灰分（Ad）：原煤 14.03-25.23%，平均 1

48、7.97%，浮煤 6.69-7.53%，平均 7.10%。 挥发分（Vdaf）：浮煤 15.00-17.30%，平均 15.83%。 全硫（St,d）：原煤 2.90-4.26%，平均 3.39%，浮煤 1.85-2.10%，平均 1.98%。 磷（Pd）：原煤 0.006-0.007%，平均 0.007%。 发热量（Qgr,d）：原煤 30.80-30.83MJ/kg，平均 30.82MJ/kg。 粘结指数（GR.I）：浮煤 9-54，平均 26。 胶质层厚度(Y):一般在 5.0mm 左右。 根据煤炭质量分级 GB/T15224.1.2.3 和中国煤炭分类国家标准 GB5751-86，该煤

49、层属低灰、高硫、特高热值、弱粘结-中强粘结性的瘦煤和贫瘦煤，一般作动力用煤。 （5）11 号煤层 水分（Ad）：原煤 0.52-0.75%，平均 0.60%，浮煤 0.34-0.57%，平均 0.47%。 灰分（Ad）：原煤 25.24-29.42%，平均 27.33%，浮煤 9.31-9.67%，平均 9.44%。 挥发分（Vdaf）：浮煤 15.11-17.52%，平均 16.03%。 全硫（St,d）：原煤 0.62-0.87%，平均 0.72%，浮煤 0.65-0.78%，平均 0.72%。 磷（Pd）：原煤 0.050-0.181%。 发热量（Qgr,d）：原煤 24.48-26.1

50、5MJ/kg，平均 25.32MJ/kg。 粘结指数（GR.I）：浮煤 12-67,平均 31。 胶质层厚度(Y):一般在 5.0mm 左右。 根据煤炭质量分级 GB/T15224.1.2.3 和中国煤炭分类国家标准 GB5751-86，该煤层属中灰、低硫-中低硫、中热值-高热值、弱粘结-强粘结性的瘦煤和贫瘦煤，可作炼焦配煤。 2、煤质特征及工业用途 2 号煤层属低灰、低硫、高热值、强粘结性的焦煤，易洗选是很好的炼焦配煤。 1.3.3 煤层开采技术条件（1）煤层顶底板情况 2 号煤层顶板为泥岩，局部出现细粒砂岩，厚度为 0-2.50m，平均 1.46m,为一套质软、易碎裂隙发育中等的泥岩；底板

51、为一套质较硬，裂隙不太发育的泥岩，厚度为 1.40-9.80m，中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第11页平均 5.29m。 2 号煤层顶板在西部为块状、坚硬、裂隙不发育的中细粒砂岩，厚度为 0.90-3.20m， 平均 2.05m，在其它地区为粉砂岩,含砂泥岩、炭质泥岩，均质较硬，裂隙较发育，厚度为2.07-13.00m，平均 6.60m；底板为一套质较硬,裂隙较发育的细粒砂岩或砂质泥岩,厚度为0.50-5.20m，平均 3.31m。 （2）瓦斯 据山西省煤炭工业厅文件晋煤瓦发2010746 号“关于长治市 2009 年度 30 万吨及以上（含 30 万吨）矿井瓦斯等级鉴定结果的”，该

52、矿井 2009 年度瓦斯绝对涌出量17.09m3/min，CO2 绝对涌出量 3.25m3/min，CO2 相对涌出量 1.6m3/t，为低瓦斯矿井。 随着矿井开采深度的延深，瓦斯涌出量有可能增大。因此，要加强井下瓦斯监测和安全通风工作，防止瓦斯造成。 （3） 煤尘爆炸与煤的自燃 根据国家煤及煤化工产品质量监督检验中心 2011 年 6 月 3 日对本矿井 2 号煤层鉴定结果：2 号煤层火焰长度 25mm，抑止煤尘爆炸最低岩粉用量 55，2 号煤层煤尘有爆炸性；2 号煤层煤的吸氧量为 0.81cm3/g，自燃倾向性等级为 III 级，自燃倾向性为不易自燃。 因此在今后生产中，加强对采空区的封闭工作，及时清理巷道中浮煤、木屑、油脂等易燃物质，以防发生煤层自燃现象。 （4） 地温 据井下调查，未发现有地温和地压异常现象。本井田应属地温和地压正常区。 2 井田境界和储量2.1 井田境界2.1.1 井田范围该井田为不规则的多边形，井田面积为 16.34k