文字部分毕业设计 一般部分 2

1、目录一般设计部分1 矿区概述及井田地质特征11.1 矿区概述11.1.1 矿区地理位置与交通11.1.2 地形地貌及水文情况11.1.3 气候条件11.1.4 地震11.1.5 水源条件错误!未定义书签。1.1.6 矿区经济概况21.1.7 矿区小煤矿概况21.2 井田地质特征41.2.1 地质构造41.2.2 井田地层概述51.2.3 水文地质条件71.3 煤层81.3.1 煤层埋藏条件81.3.2 可采煤层101.3.3 煤岩特征和煤质101.3.4 煤层顶底板121.3.5 煤的工业用途评述121.3.6 瓦斯、煤尘和煤的自燃122 井田境界和储量142.1 井田境界142.1.1 井田

2、范围142.2 矿井储量计算142.2.2 矿井工业储量142.3 矿井设计储量152.3.1 保护煤柱留设原则153 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限183.1 矿井工作制度183.2 矿井设计生产能力及服务年限183.2.1 确定依据183.2.2 矿井设计生产能力183.2.3 矿井服务年限183.2.4 井型校核194 井田开拓204.1 井田开拓的基本问题204.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标204.1.2 工业场地的位置214.1.3 开采水平的确定及采带区划分224.1.4 主要开拓巷道224.1.5 方案比较224.2 矿井基本巷道274.2.1 井筒274.2.2

3、 井底车场314.2.3 主要开拓巷道34准备方式带区巷道布置365.1 煤层地质特征365.2 采（盘）区或带区巷道布置及生产系统365.2.1 带区准备方式的确定365.2.2 带区巷道布置365.2.3 带区生产系统385.2.4 带区内巷道掘进方法395.2.5 带区生产能力及采出率395.3 带区车场选型设计40采煤方法416.1 采煤工艺方式416.1.1 采煤方法的选择416.1.2 回采工作面参数416.1.3 综采工作面的设备选型及配套426.1.4 回采工作面破煤、装煤方式466.1.5 端头支护及超前支护方式476.1.6 各工艺过程注意事项486.1.7 回采工作面正规

4、循环作业496.2 回采巷道布置546.2.1 回采巷道布置方式546.2.2 回采巷道参数54井下运输567.1 概述567.1.1 矿井设计生产能力及工作制度567.1.2 煤层及煤质567.1.3 运输距离和辅助运输设计567.1.4 矿井运输系统567.2 带区运输设备选择577.2.1 设备选型原则：577.2.2 带区运输设备选型及能力验算577.3 大巷运输设备选则607.3.1 主运输大巷设备选择607.3.2 辅助运输大巷设备选择607.3.3 运输设备能力验算60矿井提升618.1 矿井提升概述618.2 主副井提升6156788.2.1 主井提升618.2.2 副井提升设

5、备选型629 矿井通风及安全649.1 矿井地质、开拓、开采概况649.1.1 矿井地质概况649.1.2 开拓方式649.1.3 开采方法649.1.4 变电所、充电硐室、库649.1.5 工作制、人数649.2 矿井通风系统的确定659.2.1 矿井通风系统的基本要求659.2.2 矿井通风方式的选择659.2.3 矿井通风方法的选择669.2.4 带区通风系统的要求669.2.5 带区通风方式的确定679.3 矿井风量计算689.3.1 通风容易时期和通风困难时期采煤方案的确定689.3.2 各用风地点的用风量和矿井总用风量699.3.3 风量分配729.4 矿井阻力计算739.4.1

6、计算原则739.4.2 矿井最大阻力路线749.4.3 计算矿井摩擦阻力和总阻力：759.4.4 两个时期的矿井总风阻和总等积孔759.5 选择矿井通风设备779.5.1 选择主要通风机779.5.2 电动机选型809.6.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施819.6.2 预防井下火灾的措施819.6.3 防水措施8110 设计矿井基本技术经济指标83专题设计部分大采高一次采全高的上覆岩层特性分析851 绪论861.1 研究目的和意义861.2 国内外研究现状861.2.1 国外技术研究现状861.2.2 国内技术研究现状871.3 厚煤层大采高全厚开采技术突破与创新的关键点871.4 拟采取的技术

7、路线882 厚煤层一次采全高的开采条件902.1 某矿区厚煤层覆存概况902.2 大采高综采工作面地质条件902.2.1 工作面位置及井上下关系902.2.2 煤层912.2.3 煤层顶底板922.2.4 地质构造922.2.5 水文地质932.2.6 影响回采的其它因素942.3 大采高综采943 一次采全高采动覆岩结构特征分析973.1 上覆岩层关键层结构效应分析973.2 老顶关键层来压步距的理论计算确定1013.2.1 初次来压步距1013.2.2 周期来压步距1023.3 上覆岩层垮落特征分析RFPA2D 模拟1023.3.1 模型建立1023.3.2 采动履岩垮落特征模拟结果分析1

8、034 主要结论108参考文献109翻译部分英文原文111中文译文119致谢126中国矿业大学 2011 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 矿区地理位置与交通古书院矿位于晋城市北 1km 处，行政区划大部属晋城市城区管辖，北端小部分在泽州巴公镇境内。其地理坐标为东经 1124834- 1125256，北纬 353033353415。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 7km，南北宽 5km，面积 24.4172km2。井田东部有太原焦作铁路经过。本矿专运线 5 公里与晋城北站接轨，向南于月山，新乡分别与焦枝，京

9、广线相通。207 国道从井田东侧经过，晋（城）长（治）、晋（城）阳（城）、晋（城）焦（作）、长（治）邯（郸） 高速公路已建成通车，省级公路四通八达，矿井交通位置如图 1-1 所示。1.1.2 地形地貌及水文情况井田地表呈剥蚀的低山丘陵地貌，总的地势为西北高，东南低。地形最高点为西北部方山山顶，标高 1055.45m，最低处为井田南部边界低洼处，标高 716.30m，地形最大相对高差 339.15m。井田西北部为低山区，有大片基岩出露，山岭连绵延展，间或有“V”字形沟谷分布。井田东南部逐渐过渡为缓坡丘陵区，地表基本为第四系黄土覆盖，在宽缓的土梁间发育有南北向和东南向的黄土冲沟，总的说来，井田地形

10、比较复杂。井田内无常年径流的地表水系，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、晋城东河汇入白水河经孔庄注入丹河，东北部大气降水汇入刘家川河、司徒河向东注入丹河，丹河属沁河支流。井田内较大河流为古书院河，于井田西部由北向南流过，井田内流经长度 5220m，汇水面积 6.5562km2。河流水源为地表泉水，大气降水及矿坑排水。据古矿近年观测资料， 该河南段因有矿坑排水汇入，水量大增，可达 10.5 L/s107.8 L/s，河流北段无矿坑排水影响，流量仅为 0.06 L/s0.60 L/s。1.1.3 气候条件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

11、人，日照充足。秋季多西北风，春夏季多东南风。年最小降水量 296mm，最大降水量 1010 mm，平均 686.10 mm。降水量集中在 7、8、9 三个月，蒸发量一般为降水量的 23 倍。气温一般较高，最高达 38.6，最低22.8，平均 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 级，最大 6 级。1.1.4 地震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。据国家建筑抗震设计规范（50012001），晋城市为六度地震烈

12、度区，地震加速度值为 0.05m/s2。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第2页1.1.5 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 67952km2。本区处于太行山西坡， 土质比较肥沃，主要农作物有玉米、谷子、小麦和高粱，由于农田水利基本建设发展较快，亩产水平逐年提高。工业主要有冶炼、化肥、水泥、发电、农机、副食品加工及手工业等。1.1.6 矿区小煤矿概况20 世纪 80 年代90 年代，在井田范围内曾开办有证矿井 28 座，因关闭、吊销、划出等原因，已有 16 座停办。现井田内保留有证矿井 12 座。20 世纪 90 年代，私开矿井风起云涌。在今天范围内曾有无证私开

13、小煤矿 92 座，其中9 座打井未见煤，3 座延伸井筒开采 9 号煤，其余开采 3 号煤层。现已全部关闭取缔。这些小煤矿的乱采乱挖掘，给该矿造成了严重的破坏，截止 2000 年底，小煤矿破坏 3号煤地质储量 1802.25 万吨，破坏井田面积 2.04。其中有证矿井越界开采破坏储量 1167.05万吨，私开矿破坏储量 635.2 万吨。小煤矿的非法开采，不但破坏了国家的煤炭资源，缩短了该矿服务年限，给国家造成不可挽回的经济损失，而其严重威胁矿井的安全生产，给该矿造成种种不安全隐患。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第3页图 1-1 矿井交通位置图古书院矿井交通位置图南黎城汾太潞城洪洞沁屯

14、留同长子长治平顺临汾安泽山西省丹林县蒲浮山河古焦矿井河铁翼城田高平陵川侯端氏沁水月 河南省曲沃铁侯马晋城路阳城河辉县路现有铁路施工铁路 公 路省 界河 流晋城城(县)市古堆线月山 焦作新乡修武济源沁阳武涉温县孟县孟津路渑池海洛阳铁郑州陇新安郾师中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第4页1.2 井田地质特征1.2.1 地质构造受区域构造影响，本井田地质构造以宽缓褶曲为主，地层倾角 28，伴生一条大型边界断层和一些落差不大的小型断层和陷落柱，叙述如下：1. 褶曲根据地表露头和井下巷道斜 10 条，分述如下：，本井田内共发育大小褶曲 20 条，其中向斜 10 条，背(1) 二仙掌向斜：位于白马寺

15、逆断层东侧，轴向 1520，南起晋普山井田，经北岩井田，进入本井田，其轴部在本井田大致沿古补 71 号、孔 142 号、孔 137 号、孔补 43 号孔东延伸，向北于二仙掌村东伸入凤凰山井田，全长 20000m。西翼陡而狭，倾角 9-26，东翼平缓，倾角 6-8，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 1520，南起寨上，经北岩井田东部，进入本井田，其轴部在本井田大体沿古 72 号孔、古 78 号孔、补 18 号孔、04 号孔、补 67 号、孔 166 号孔方向延伸，背斜全长 5000m，东翼倾角 812，西翼倾角 68。(3) 方山向斜：轴部沿张岭村东-牛山村东

16、-杨庄-老王圪套方向延入凤凰山井田，纵贯古书院、凤凰山两井田，轴向由 15向北转为 15，东翼倾角 6-8， 西翼倾角 8-12，全长12000m。(4) 向斜：位于井田北部 2 背斜东侧，轴向 15，沿补 33 号孔-凤 010 号孔方向向北延伸，两翼倾角 4-7左右，基本对称，全长 2000m。(5) 背斜：位于井田北部 4 向斜东侧，轴向 20，沿古补 79-古补 73-09 号孔方向延伸， 两翼倾角 48，全长 2300m。(6) 向斜：位于井田西南部，轴向近南北，大致沿古补 2-02 号-65 号孔西方向向南延伸， 全长 2000 以上。两翼倾角平缓，为 5-8左右。(7) 背斜：位

17、于井田西南部，3 向斜西侧，轴向 5，轴部沿立风井-65 号孔方向向南延伸，东翼倾角 48，西翼倾角 68，全长 2000m 以上。(8) 背斜：位于井田南部 3 向斜东侧，轴向 30，轴部沿 6 号孔 - 169 号孔西方向延伸， 全长约 1700m，两翼倾角 612，基本对称。(9) 向斜：位于井田南部太平仙村西 8 背斜东侧， 轴向 45，延伸长度 1650m，两翼倾角 815。(10) 背斜：位于井田南部，轴向 70，轴部沿屋厦村南-庄沟村南方向延伸，背斜全长2000m，两翼倾角 815。(11) 向斜：位于井田南部，10 背斜北侧，轴向 70，轴部沿屋厦村北 - 庄沟村北方向延伸，全

18、长 2300m，两翼倾角 710。(12) 背斜：位于井田中部谷坨村南，轴向 20-65，轴部沿补 13-补 19-228 号孔方向延伸，全长 2000m，两翼倾角 510。(13) 向斜：位于井田中部 12 背斜北侧，轴向 75，延伸长度约 1200m，两翼倾角 8 10。(14) 背斜：位于井田中部，轴向 60-83，轴部沿 119 号孔-补 46 号孔南-441 号孔南方向延伸，全长 2600m，两翼倾角 810。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第5页(15)背斜：位于井田东部，轴向 60转 2065，轴部沿补 65 号孔-442 号孔-洪 1 号孔-133 号孔-227 号孔呈

19、弧形延伸，全长 4500m，两翼倾角 610。(16) 向斜：位于井田东部河东村东，轴向 40，轴部沿洪 5 号孔-140 号孔-201 号孔方向延伸，全长 2500m，两翼倾角 610。(17) 背斜：位于井田东部河东村西，轴向 40，轴部沿 209 号孔-古补 84 号孔-204 号孔方向延伸，长度 2500m，两翼倾角 58。(18) 向斜：位于井田东部 17 背斜两侧，轴向 25，轴部沿 208 号孔西-洪 6 号孔方向延伸，全长约 1000m，两翼倾角 610。(19) 背斜：位于井田东北角，轴向 40，轴部沿古补 77 号孔-大 4 号孔-补 37 号孔方向延伸，全长 1000m，

20、两翼倾角 58。(20) 向斜：位于井田东北角 19 背斜西侧，轴向 40，轴部沿大 2 号孔-1156 号孔-445 号孔方向延伸，全长约 1000m，两翼倾角 79。井田褶曲延伸长度均在 1000m 以上，幅度基本均在 3060之间。按褶曲长度和幅度分类，井田褶曲大、中、小型均有分布。但从褶曲两翼紧闭程度分类，由于井田内褶曲两翼夹角均大于 120，按照矿井地质工作手册（1986）中分类标准，井田褶曲均属平缓褶曲。一般说来，单斜构造和平缓褶曲对综采影响不大。2.断层井田较大断层为西北边界处的白马寺逆冲断层，井田内地表未见其它断层，井下 3、9号煤层中开采发现 124 条小型断层（3 号煤层

21、65 条，9 号煤层 59 条）从开采情况看，未发现 3、9 号煤层各断层存在上下对应关系，均为层间错动的小断层。绝大多数断层落差在 2.50m 以下，仅个别达 5.609.40m，因属层间断层，对 15 号煤层开采影响太大，这里不再叙述。现将井田西北边界处的白马寺逆冲断层叙述如下：白马寺逆冲断层：为井田西北部的自然边界，地表断层处大部都被黄土覆盖,据局部出露点观测资料,断层走向 1525，倾向，倾角 70，断距 2040m，该断层属区域较大断层，由南部晋普山区延至本井田，延伸长度 20m 以上。该断层属边界断层，且断层东侧部分资源已划归南坪煤矿开采，故白马寺断层对本矿将来开采 15 号煤层基

22、本无影响。3.陷落柱井下 3、9 号煤层开采中先后发现陷落柱 23 个（1-23），大小各异，长轴长度在 20 90m 之间，短轴长度在 1350m 之间。陷落柱纵断面呈倒漏斗，水平断面多呈椭圆形或近圆形，柱体内充填物杂乱无章，岩块大小不等，具棱角状，岩块挤压紧密，柱体内一般无水。 陷落中心与围岩界线清晰， 陷壁角一般多为 75左右。1.2.2 井田地层概述井田位于沁水煤田南部晋城矿区，地层出露中等，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。奥陶系灰岩为媒系地层之基底。根据钻孔和地质填

23、图，将井田内地层由老至新分述如下：（1）奥陶系中统仅出露于白马寺逆断层西侧上升盘，断层附近山势陡立，走向一致 ，出露长度约为150m，其岩性接近顶部多为角砾状岩石，砾岩成分复杂，风化后成黄色，为峰峰组，其下中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第6页为深灰色，质纯而性脆，并含方解石脉的厚层状灰岩，为上马家沟组。（2）石炭系1） 中统本溪组大部分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。本溪组厚 0.7013.32m，平均4.25m，于下伏奥陶系呈平行不整合接触。2） 上统本溪组出露于白马寺断层东侧，为井田主要含煤地

24、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砂质泥岩，全组厚 51.2388.23m，平均 77.76m，于下伏地层呈整合接触。（3）二叠系1） 下统山西组为惊天内主要含煤地层之一。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 38.02 81.21m，平均 54.48m，与下伏地层整合接触。2） 下统下石盒子组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 5m 左右的中粗粒长石石英砂岩，为与山西组的分解，俗

25、称骆驼脖子砂岩。在其顶部有一层铝土质泥岩或含铝质的砂质泥岩， 见铁质侵染，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。为与上石盒子组分界的辅助标志层。本组厚 20.07118.60m，平均 53.86m。3） 上统石盒子组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。下部为一层不稳定的中粗粒石英砂岩。井田内钻孔 厚度可达 197.88m，于下伏地层呈整合接触。（4） 第三系上新统为深红色粘土，含沙量较多，可见褐铁矿黑色斑点，含钙质结核 35 层，该层脱水晒干后变的坚硬。在井

26、田中部，北部丘陵地带零星出露，厚度 08m ，于下伏不同时代地层不整合接触。（5） 第四系分布范围较广，于地形起伏相一致，厚度由山梁向边坡递增，最厚达 49.53m ，沉积物以红土、黄土为主，冲击物位沙砾层。1） 中更新统位于黄土之下，分布于丘陵高低，一般为赤红及紫酱色，可塑性强，腻滑似醋，在红土底部因受水解作用形成大量的钙质结核。2） 上更新统主要为黄土，多分布于沟谷两侧，构成二级阶地，其厚度变化不一，一般 520m ， 土质致密。3） 全新统为砂卵石、沙石堆积的现代重基层，厚度不一，主要分布于现代河谷中的河漫滩。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第7页1.2.3 水文地质条件东部丹河

27、是沁河的一条最大支流，发源于高平市赵庄北之丹朱岭，流经高平市、泽州县，在河南省沁阳县北金村汇入沁河。河流总长 120km，流域面积 36202km2。丹河上游修建有水库多座，其中任庄水库容积最大，控制流域面积 1240km2，库容总量可达 8400km3。另外，还有其它小型水库多座。任庄水库以南至水东间为丹河河水渗漏河段，地表水补给地下水。西部沁河主干发源于沁源县北绵山东泉岭，流经沁源、安泽、沁水、阳城、泽州县境内，于河南省武陟县南部汇入黄河。古书院井田位于丹河中上游地带，居丹河西岸。晋城矿区地下水属三姑泉域地下岩溶水系统，位置在泉域中上部径流带。三姑泉为散泉，较大泉眼有石青泉、马尾泉、郭壁泉

28、、土坡泉、白洋泉、小会泉、乡北泉、水掌泉等。泉水总流量 20 世纪 80 年代以前在 1.2L/s103 L/s 左右，平均 3.453 L/s。三姑泉域西北边界以丹河流域分水岭为界；东北部可溶岩区以地形、地下分水岭为界； 东部可溶岩区以夺河-黄金窑马圈一带地形、地下分水岭和太行山东部的众多小型地下分水岭与焦作泉域分界；西边界南段以高平晋城断裂带为界，北段主要以地表分水岭为界， 局部与延河泉域沟通；西南边界为晋城小山字型构造前弧的西段，该段东西向地堑构造有一定阻水作用。总之，泉域边界基本与丹河流域边界一致，面积约 2813.482 km2。地理范围包括晋城城区、高平、陵川、泽州等县市。岩溶水动

29、力场：在泉域东侧地下水以 5.56的水力坡度向中部集中，在晋城以北（包括本井田）广大区域内，水力坡度 1，晋城以南，泉域地下水进入排泄区，水力坡度变陡，为 8.7。中部水力坡度较小，区域面积巨大，约 1002km2，地下岩溶水丰富。区域地下水，除上述深部奥灰岩溶水外，还有中上部石炭系薄层中厚层石灰岩裂隙岩溶水和二叠系砂岩裂隙水及第四系松散层孔隙水。第四系松散层水属潜水，其余大都属承压水。仅当位于浅部风氧化带时，因层间隔水性遭受破坏而呈风化裂隙潜水存在。含水层段的划分：1、奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层组主要赋存于奥陶系上统上、下马家沟组石灰岩中。该二组石灰岩厚度巨大，岩溶裂隙发育，溶蚀强烈，层位稳

30、定，补给充分，富水性极强。地下水总的径流方向是自东北、北部向南流动，富水性也由北向南渐渐变好。中部好于北部，南部好于中部。相对隔水层为中奥陶统上部峰峰组石炭系泥灰岩和底部之含石膏脉的泥质角砾灰岩。岩性致密，岩溶裂隙不发育，可起到相对隔水作用。2、石炭系灰岩岩溶裂隙含水层组石炭系含水层分布在层位稳定、厚度大、岩溶裂隙较为发育的厚层石灰岩中，其富水性变化也很大。一般与石灰岩所处位置及岩溶发育程度又与地形地貌、地质构造、地下水动力条件有关。所以，富水地段多分布于盆地、沟谷及地质构造较为发育地区。区内在上覆地层厚度大于 50m，且距河谷较远的地段，往往富水性很小。3、二叠系砂岩裂隙含水层组二叠系含水层

31、主要是厚层砂岩裂隙含水，在二叠系分布较广的山区，其沟谷及常有下降泉出露，泉水出自砂岩层中，水量随季节变化很大。在无污染地区，水质良好，常作为当地供水水源。中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第8页4、第四系砂砾孔隙含水层主要分布于盆地及河、沟谷地带，含水量软弱，靠大气降水及季节性水流补给，仅供当地农村人、畜用水。上述 4 个含水层组，在一定的地质条件下会发生水力联系。如地质构造发育导通各含水层时，或相对隔水层较薄弱、缺失时，各含水层之间会有互相补给情况发生。多数情况是上层水补给下层水，只有下部含水层水头高于上层含水层水头，且有联系渠道时，才有可能发生下层地下水补给上层水的情况。1.2.4

32、井田的勘探程度该区正规勘探工作始于上世纪 50 年代，1956 年华北每天地质勘探局普查一队提交由白马寺去普查报告，古书院井田包括与该普查区，今天内有 4 个普查孔，进尺 549.58m。精查由华北煤田地质局 152 队于 1957 年完成，精查阶段，本矿井田内共施工钻孔 53 个，总进尺 5281.39m。1958 年 7 月建矿时，由 114 队又进行了精查补充勘探，共施工 44 个钻孔，进尺 4421.48m，其中潞安地质大巷检查孔 9 个，进尺 866.36m，并提交由生产补充勘探报告。在矿井的生产阶段，又陆续进行了补充勘探，截止 2002 年底，古书院井田共施工 173个钻孔，总进尺

33、 27886.50m。1.3 煤层1.3.1 煤层埋藏条件古书院井田含煤地层为太原组和山西组。煤系地层总厚 123.68142.04m，平均厚132.24m。共含煤 12 层，煤层平均总厚 11.01m，含煤系数约 8.3。其中石炭系太原组平均厚度 77.76m，含煤 9 层，煤层平均总厚 4.83m，含煤系数 6.2。二叠系山西组平均厚度 54.48m，含煤 3 层，煤层平均总厚 6.18m，含煤系数 11.3。井田含煤地层共含可采煤层 3 层，即山西组 3 号煤层和太原组 9、15 号煤层，综合柱状图如图 1-2 所示中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第9页地层单位 层厚 （ m）岩

34、石 名称 柱状 岩性描述 界系统组8 . 00砂质泥岩 0 . 201 号煤层 极不稳定二下山8 . 87砂质泥岩 0 . 252 号煤层 极不稳定9 . 35砂质泥岩 叠西7 . 77砂岩 泥岩 砂质泥岩 4 . 70古系统组5 . 733 号煤层 属稳定可采煤层泥岩 砂质泥岩 8 . 902 . 00K 7 砂岩泥岩 砂质泥岩 1 . 500 . 40 K 6 石灰岩1 3 . 57砂质泥岩 上部有一薄 煤（ 5 号煤 ） ， 厚 0 0 . 40 m3 . 46K 5 石灰岩 层位稳定， 为良好的标志层之一0 . 336 号煤层 极不稳定生石上太泥岩 砂质泥岩 1 3 . 720 . 2

35、07 号煤层 极不稳定2 . 78砂质泥岩 0 . 25 8 号煤层 极不稳定4 . 36 砂质泥岩 上炭原0 . 96 K 4 石灰岩1 . 509 号煤层 为不可采煤层1 . 00泥岩 界1 . 08K 4 石灰岩泥岩 砂质泥岩 顶部含不稳 定的 11 号 煤， 厚 0 0 . 30 m。 上部含不稳 定的 12 号 煤， 厚 0 0 . 40 m。1 0 . 903 . 00 K 3 石灰岩系统组 顶部夹 0 0 . 32 m煤 线（ 13 号煤） ， 极不稳定 3 . 77砂岩 9 . 00K 2 石灰岩 岩、 煤层对比的主要标志层之一1 . 981 5 号煤层 为不可采煤层泥岩 砂质

36、泥岩 1 . 950 . 80 K 1 砂岩图1-2综合柱状图中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第10页1.3.2 可采煤层1、3 号煤层：井田可采煤层之一，位于山西组下部。下距 5 灰岩 26.5m 左右，距 9 号煤层 50m 左右。煤层厚 2.817.67m，平均 5.73m 左右，夹石一般 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。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，底板一般为灰黑色砂质泥岩或炭质泥岩。2、9 号煤层：位于太原组中部的灰岩之下。下距 15 号煤

37、层 28m 左右。煤层厚 1.201.92m，平均 1.50m，厚度变化不大。3、15 号煤层位于太原组下部，上距 9 号煤层 28m 左右，平均 3.50m，厚度无明显变化规律。该煤层个别点因夹石增厚而不可采（119 号孔）。煤层结构大部简单。含夹石 02 层，局部结构复杂，夹矸最多达 5 层，夹石厚度多在 0.50m 以下。其直接顶板为 2 层灰岩，厚度 9.00m 左右。底板以黑灰色泥岩、铝土质泥岩。该煤层全区可采，属稳定煤层。煤层厚度变化情况详见厚度等值线图。编图时对个别厚度、结构异常变化孔点，其煤层厚度值未于采用。如补 57 号孔和补 25 号孔煤层厚度分别为 4.76m 和 0.9

38、0m，与相邻钻孔相差太大，且质量均不合格，故编图中均未采用其厚度。又如北 1 号孔煤层夹矸增厚为 2.23m，与周围钻孔相比，情况特殊，因其质量不合格，编图中亦未采用。可采煤层特征见表 1-1。表 1-1 采煤层特征1.3.3 煤岩特征和煤质（1）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，均为条带状结构，由亮煤和镜煤组成，宏观煤岩类型为光亮型，普氏硬度系数为 1。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装赋存于煤层中。15 号煤层我黑色，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

39、富含黄铁矿结核，宏观煤岩类型为半暗淡型。（2）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 号煤为低低中灰煤，9 号煤为低中灰煤，15 号煤为低中中高灰煤。硫分以 3 号煤最低，属特低低硫煤，9 号煤为特低煤层号煤层厚度（m） 最小最大平均夹石层数 最少最多一般层间距（m） 最小最大平均变异系数稳定程度可采指数可采性32.817.675.73051245.6456.1249.618稳定1全区可采91.201.921.5002013稳定1全区可采25.1038.6728.5152.564.783.500502

40、24稳定1全区可采中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第11页高硫，以中硫煤为主。在井田南部补 66 孔周围有一高硫地。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。（3） 工艺性能煤的粘结性和结焦性：各主要可采煤层的坩埚粘结性多为 1，少数为 2 或 3，胶质层值为 0，其粘结性亦为 0，其结焦性很弱。发热量：各煤层可燃基发热量一般较大，属于高发热量之煤层。煤灰熔融性：

41、煤灰成分以 2 和 23 为主，其软化温度均大于 1250，为高熔灰分煤。低温干馏：勘探阶段曾作此试验，结果均无油。抗碎强度：精查期间，对 3 号煤进行了试验，大于 25 的煤块在 80以上，表明其抗碎强度高。（4） 煤类的确定及用途依据中国煤炭分类国家标准（575186）划分，本井田主要可采煤层精煤挥发分大于3.5小于 6.5，值为 0。值亦为 0，因而煤类为无烟煤二号，其划分依据是准确可靠的。3 号煤低低中灰、特低低硫，9 号、15 号煤经洗选后若将其灰分控制在 14.5，硫分控制在 1以下，是良好的动力用煤、炼焦配煤以及化工用煤的原料。如表 1-2 所示。表 1-2可采煤层煤芯煤样煤质特

42、征煤层项目356915%水分原0.75-4.072.26(32)0.68-4.121.83(23)0.88-3.901.82(84)0.81-3.762.00(34)0.52-4.571.88(74)精0.49-3.201.75(32)0.52-3.641.88(23)0.49-3.361.70(24)0.48-3.801.90(32)0.41-3.751.57(73)%灰分原12.21-20.9916.98(32)13.51-30.3919.73(23)14.49-28.3520.24(24)9.95-36.4119.12(34)9.21-34.3919.80(74)精0.93-9.596.

43、71(32)5.57-10.117.24(23)5.15-9.887.31(24)3.96-9.916.87(32)3.05-14.155.79(73)%挥分原0.80-9.727.25(32)5.51-9.567.23(23)6.42-12.517.85(24)5.82-12.077.34(34)5.14-15.247.98(74)精4.88-7.255.68(32)4.83-5.905.39(23)4.31-6.325.53(24)4.33-6.585.70(32)4.17-6.275.17(73)%硫原0.28-0.400.32(12)1.74-5.733.29(6)0.48-2.761

44、.40(9)0.86-5.821.98(11)1.82-6.483.17(37)精0.33-0.380.35(8)0.59-1.010.88(5)0.50-0.920.70(7)0.63-1.140.76(10)1.44-3.052.01(36)%磷原精0.005-0.0560.0284(6)0.002-0.0120.0067(2)0-0.00090.0009(1)0.001-000 10.0012(2)0.001-0.0020.007(2)(/).34.1-35.29034.65834.34-35.2934.98534.1-35.3234.50833.78-35.2334.46230.3-3

45、5.17734.223元素分析%92.87-93.6293.31(7)93.6593.65(1)94.0894.08(1)92.75-94.0593.43(5)90.41-93.6992.54(15)2.63-3.140-2.860-2.622.88-3.142.49-3.57中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第12页1.3.4 煤层顶底板15 号煤层直接顶板为 2 层石灰岩，厚 7.5411.38m，平均 9.00m 左右，深灰色，致密坚硬，顶部含似层状燧石条带，全区稳定，属坚硬型顶板。另外，零星分布有泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩伪顶，一般厚度 0.502.00m。顶板岩性分布情况详见表

46、1-3。直接底板为泥岩，平均厚度约 2.75m，其下部为本溪组的铝土泥岩，平均厚度约 4.25m，属软弱型。吸水率为 2.3，膨胀率为 0.68，软化系数平均 0.59。岩层吸水性强，从而降低了底板的稳定性，给今后开采带来一定困难。表 1-3煤层顶底板岩石物理性质1.3.5 煤的工业用途评述按照中国煤炭分类国家标准（5751-86）进行划分，以浮煤挥发分测定值为主要分类指标，浮煤氢含量为辅助指标划分煤类。15 号煤层煤类大部为无烟煤二号，局部为无烟煤三号。15 号煤层为特低灰高灰分、低硫高硫、低热值特高热值的无烟煤。经洗选后是良好的动力用煤以及化工用煤的原料1.3.6 瓦斯、煤尘和煤的自燃该矿

47、建井初期，各地质报告按保安规程划分为级瓦斯矿井，多年生产 3 号煤层测得：矿井沼气涌出量一般小于 1.9 m3/t，按保安规程划分应属于低瓦斯矿井，在一些特殊构造点，层位岩石名称物理特征比重（）容重（湿）含水量/%抗压强度抗剪强度抗拉强度干燥状态饱和状态3 号煤顶板砂质泥岩2.752.691.58451298793 号煤底板砂岩2.752.621.04588090959 号煤顶板砂岩2.652.531.206333371329 号煤底板砂岩2.692.571.544412437615 号煤层顶板砂岩2.712.650.33103382125918915 号煤层底板粉砂岩2.982.910.88

48、259140%2.98(7)2.86(1)2.62(1)2.96(5)2.87(15)%1.91-2.712.23(7)0-2.032.03(1)0-1.931.93(1)1.34-2.221.76(5)0.10-2.651.34(15)%1.06-1.161.10(7)0-0.820.82(1)0-0.830.83(1)0.98-1.101.02(5)0.65-2.510.99(15)精煤回收率 %33.41-72.9651.86(23)7.50-78.1149.48(18)14.28-70.7341.75(16)12.00-73.3351.39(24)21.73-70.6746.07(49

49、)中国矿业大学 2011 届本科生毕业设计第13页也曾发生过瓦斯涌出。近年来随着 9 号煤开采，矿井瓦斯涌出量有增大的趋势，但按煤矿安全规程140 条规定，古书院矿扔属低瓦斯矿井。煤尘经鉴定无爆炸性，据相邻矿井（王台辅）鉴定，9 号、15 号两煤层为易自燃煤。见表 1-4。表 1-4瓦斯涌出量及煤层爆炸性年度绝对量 3/相对量 3/煤层煤层最短发火期备注4242爆炸指数%有无爆炸性199626.8821.324.613.667.22无无低瓦斯199733.3110.465.855.357.22无无低瓦斯19998.825.53低瓦斯200027.4523.185.424.647.22无无低瓦斯

50、200119.921.943.173.497.22无无低瓦斯200222.5020.644.352.847.22无无低瓦斯中国矿业大学 2009 本科生毕业设计2 井田境界和储量2.1 井田境界2.1.1 井田范围在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则有：1） 井田范围内的储量，煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应；2） 保证井田有合理尺寸；3） 充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等；4） 合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井间的关系。根据以上原则，矿西以白马寺断层为界，北与凤凰山、王台辅井田相接，西南为北岩井田，南边边界为风