1、 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 1 页目 录全套 CAD 图纸，联系 153893706一般部分1 矿区概述及井田地质特征 .11.1 矿区概述 .11.1.1 地理位置、交通条件 .11.1.2 地形、地貌特点 .11.1.3 本区经济状况 .21.1.4 电力、建筑材料的供应 .21.1.5 气候条件 .21.1.6 水 文 情 况 .21.2 井田地质特征 .31.2.1 井 田 地 质 构 造 .31.2.2 水 文 地 质 .41.2.3 其 他 有 益 矿 物 .41.2.4 地 温 41.3 煤层特征 .41.3.1 煤 层 及 其 特 征 表 41.3.2 煤
2、层 顶 、 底 板 .41.3.3 煤 质 41.3.4 瓦 斯 41.3.5 煤 尘 及 煤 层 自 燃 42 井田开拓 .42.1 井田境界及可采储量 .4中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 2 页2.1.1 井 田 境 界 .42.1.2 矿 井 储 量 .42.1.3 矿 井 设 计 生 产 能 力 及 服 务 年 限 42.2 井田开拓 .42.2.1 井 田 开 拓 的 基 本 问 题 42.2.2 矿 井 基 本 巷 道 .42.2.3 大 巷 运 输 设 备 选 择 42.2.4 矿 井 提 升 .43 采煤方法及采区巷道布置 .43.1 煤层的地质特征 .43.1.
3、1 煤 层 埋 藏 条 件 .43.1.2 煤 质 特 征 .43.1.3 煤 层 顶 、 底 板 条 件 43.1.4 水 文 地 质 特 征 .43.1.5 煤 层 的 瓦 斯 及 自 燃 情 况 .43.1.6 地 质 构 造 .43.1.7 邻 近 层 的 关 系 .43.2 带区巷道布置及生产系统 .43.2.1 首 带 区 基 本 情 况 及 区 段 划 分 .43.2.2 煤 层 的 开 采 顺 序 和 区 段 接 替 顺 序 43.2.3 生 产 系 统 .43.2.4 带 区 车 场 .43.2.5 带 区 主 要 硐 室 布 置 43.2.6 确 定 巷 道 的 尺 寸 、
4、 支 护 .43.2.7 巷 道 掘 进 方 法 .43.2.8 带 区 生 产 能 力 确 定 43.3 采煤方法 .43.3.1 采 煤 工 艺 方 式 .43.3.2 回 采 巷 道 布 置 .44 矿井通风 .44.1 矿井通风系统选择 .44.1.1 矿 井 开 拓 开 采 条 件 44.1.2 矿 井 通 风 系 统 的 确 定 44.1.3 主 扇 工 作 方 法 的 确 定 44.2 带区通风 .44.2.1 对 采 区 通 风 系 统 的 基 本 要 求 .44.2.2 工 作 面 通 风 .4中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 3 页4.2.3 通 风 构 筑 物
5、 .44.3 掘进通风 .44.3.1 掘 进 通 风 方 法 .44.3.2 掘 进 工 作 面 需 风 量 计 算 .44.3.3 掘 进 面 的 设 计 .44.4 矿井所需风量 .44.4.1 矿 井 所 需 总 风 量 的 计 算 .44.4.2 矿 井 风 量 的 分 配 44.5 矿井通风阻力 .44.5.1 矿 井 通 风 阻 力 的 计 算 44.5.2 矿 井 总 风 阻 、 等 积 孔 计 算 .44.6 矿井主要通风机选型 .44.6.1 主 要 风 机 选 型 .44.6.2 电 动 机 选 型 .44.7 矿井反风措施及装置 .44.7.1 矿 井 反 风 的 目
6、的 和 意 义 .44.7.2 反 风 方 法 .44.7.3 区 域 性 反 风 和 局 部 反 风 .44.8 概算矿井通风费用 .44.9 防止特殊灾害的安全措施 .45 矿井安全技术措施 .45.1 预防自燃 .45.2 预防瓦斯爆炸的措施 .45.3 预防煤尘爆炸的措施 .45.4 粉尘的综合防治 .45.5 预防井下火灾的措施 .45.6 预防井下水灾的措施 .45.7 矿井综合监控 .45.8 矿山救护队及消防站 .4专题部分回采工作面瓦斯抽采技术研究 .41 煤矿瓦斯抽采的意义 .4中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 4 页1.1 我国煤矿开采现状 .41.2 瓦斯抽
7、采的必要性 .41.3 我国煤矿瓦斯抽采现状 .42 瓦斯抽采技术 .42.1 综采工作面瓦斯治理的重要性 .42.2 瓦斯抽采的判断依据 .42.3 瓦斯抽采的方法 42.3.1 本煤层抽采瓦斯 .42.3.2 邻近层抽采瓦斯 .42.3.3 采空区抽采瓦斯 .42.3.4 围岩瓦斯抽采 .42.4 瓦斯抽放系统 .44 瓦斯抽采优化 .43.1 瓦斯抽采率低的原因分析 43.2 提高矿井瓦斯抽采率的途径 43.2.1 合理选择抽采方法 43.2.2 提高煤层透气性 43.2.3 选择合理的抽采参数 43.2.4 选择合理的抽采形式 43.2.5 选择合理的钻孔布置方式 43.2.6 选择合
8、理有效的封孔方式及材料 44 中兴煤矿回采工作面瓦斯抽采设计 44.1 矿井概况 .44.2 首采 2101 工作面概况 .44.3 瓦斯抽采方法 44.3.1 工 作 面 瓦 斯 来 源 分 析 44.3.2 2101 工 作 面 掘 进 、 回 采 期 间 抽 采 设 计 44.3.3 钻 孔 的 验 收 、 衔 接 与 拆 除 .44.3.4 封 孔 方 式 、 材 料 及 封 孔 工 艺 .44.3.5 材 、 运 巷 本 煤 层 钻 孔 、 及 采 空 区 抽 采 钻 孔 施 工 设 备 44.4 分源瓦斯抽采管路铺设设计 44.4.1 运 巷 管 路 铺 设 设 计 44.4.2
9、材 巷 管 路 铺 设 设 计 44.4.3 抽 采 巷 管 路 铺 设 设 计 4中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 5 页4.4.4 钻 孔 施 工 安 全 技 术 措 施 .44.4.5 抽 采 管 路 安 装 及 拆 除 44.4.6 泵 站 司 机 及 钻 孔 观 测 44.4.7 避 灾 路 线 .4翻译部分5 结论 .4英文原文 .4中文译文 .4致 谢 .4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 地理位置、交通条件汾西矿业集团中兴煤矿有限责任公司,位于山西省交城县岭底乡东雷庄村境内。南北长约 4.0 k
10、m，东西宽约 5.5 km，矿区面积 19.86 km2。井田距距交城县 10 km，交城县距太原市约 70 km。矿区交通便利，井田距距交城县 10 km，交城县距太原市约 70 km，太（原）-军（渡）的 307 国道经交城县与陕西省相通，塞上村到交城县城的县级公路在本井田外西南部与 307 国道相通，此外乡、村之间均有简易公路相连，可通行卡车、拖拉机等，交通比较便利，见图 1-1 交通位置图。图 1-1 交通位置图1.1.2 地形、地貌特点中兴煤矿位于西山煤田的东南部，地处吕梁山脉中段东翼，晋中盆地西缘。由于构造运动所致，西缘山区不断升起，形成构造剥蚀成因的低山及中高山地形。井田内山峦起
11、伏，沟谷纵横，地形比较复杂。基岩大面积出露，黄土零星分布于山坡及山颠。井田内地形总体为北部高、南部低。矿区最高点位于北部关王山，海拔标高 1576 m，最低点位于矿区东南角的河谷中，海拔标高 990 m。相对高差 586m。1.1.3 本区经济状况本区多为山地，当地居民主要以农业生产为主。主要农作物有小麦、玉米、山药、中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 2 页谷子等。经济作物有苹果、核桃、红枣等，粮食产量基本能自给自给；大多村庄都设有供销商店和面粉加工厂等，有的村庄开办煤矿为主，开采运输业较发达，农民走上了富裕之路。交城县有 52 座小煤矿，除火山煤矿等个别矿外，大多数以掘代采、工艺
12、落后、生产能力不大，是该县支柱产业。1.1.4 电力、建筑材料的供应1）电力供应中兴矿区内供电由 35 Kv 变电站通过各变电所及变电亭向各用处供电。地面生活及生产辅助用电由各变电所供电，然后输送到各用户。由于井口附近负荷比较集中，供电由 35 Kv 变电站通过各变电所及变电亭向井口绞车、生产系统供电。井上 35KV/6KV 变电所把 6KV 电压经主斜井送往井下中央变电所，然后通过高压开关柜把 6KV 电压送往主排水泵和区采变电所，然后采区变电所将 6KV、660V 电压分别送到工作面移变和其它用户，采煤工作面移变再将 660V、1140V 电压送到工作面各用户。采区手持式电器设备为 127
13、V,由工作面移变通过综保供给，其它用电设备为 660V、1140V。2） 、建筑材料供应本矿井建设和生产所需的砖、白灰、砂、碎石等建筑材料可在当地解决；所需钢材、高标号水泥、木材则利用山西汾西矿业（集团）有限责任公司库存材料。1.1.5 气候条件1）气象本井田气候属暖温带大陆性季风气候，四季分明，昼夜温差悬殊。冬季寒冷少雪，春季风大雨少干旱，夏季多雨炎热，秋季阴雨天较多。据 19811990 年的气象资料统计，平均年气温在 10.1 左右，一月份最低平均气温-6.2 ，最低-24.5 。七月份气温最高，平均气温 24.0，最高可达 38.6 。通常初霜出现在十月中旬，终霜期在翌年四月上旬，无霜
14、期为 190 天。年平均降雨量约 482.88 mm，雨水多集中在 79 月份，占全年降雨的 6080%；每年十一月至次年四月为冻结期，最大冻土深度 0.77 m。风向以西北风为主，平均风度 1.6m/s。2）地震本区地震烈度 7 度区，根据中国地震局参数区划图及资料 （GB183062001） ，属地震动峰值加速度为 0.10.15 g 区。根据 1978 年 5 月 2 日山西省抗震工作办公室、山西省建委，山西省地震局“关于颁发山西省地震基本裂度区划分图及说明的通知” ，本地区裂度为 7 度，地震动反应谱特征周期为 0.35s。1.1.6 水 文 情 况1）河流及水系本井田内河流属黄河流域
15、汾河水系，磁窑河为井田内较大的季节性河流，在井田中部流过，它发源于狐偃山东南侧解板沟、塔棱一带，流向东南，于交城县城北部转成南北向汇入石南海，然后流入汾河。磁窑河两侧沟谷多平行排列，其地表流流入该河。磁窑河全长 25 km，流域面积 125km2，其它河谷为间歇性河谷。磁窑河在岭底村东南部分成东西两个分支流，分岔处以上不远处，各建一座缓洪蓄清水库，库容分别为 34.80 万m3。汛期空库拦洪，秋冬蓄水，供次年春灌。磁窑河年径模数正常年 1210 万 m3/ km2，丰中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 3 页水年 14501210 万 m3/ km2，枯水年 9371210 万 m3
16、/km2。另外，井田东南边界处的东沟河，沟深谷长，一般常年流水，水量不大，雨季山洪泄入后水量猛增。最大洪水位标高 877.68 m，流量 7.38 m3/s，2）供水情况中兴矿生活饮用水起源至交城县北侧磁窑村，该村内一口专用主深井直供中兴矿生活用水，每日可二十四小时专供中兴矿区。另有两口副井可在农忙季节以外提供中兴使用，同时经过供水中的多次检测，其水源符合生活饮用水标准，在干旱或农忙季节中，另有交城县环城生活水管网供应。1.2 井田地质特征1.2.1 井 田 地 质 构 造中兴煤矿位于西山煤田的东南部，西山煤田位于山西省陆台太岳南北经向构造带与阳曲盂县东纬向构造带联合部位的联合隅，是镶嵌在“祁
17、吕贺”山字形构造东翼内带与汾河挽近盆地之间的一个石炭、二叠系含煤盆地，古老的岩系广布于煤田西部，北端形成西北部高高抬起，向南倾斜的不完整盆地。本井田属于西山煤田清交详查区，井田总体为走向南北，倾向东西的单斜构造，在此背景上发育着一系列褶曲和断层，井田内 NNW 向褶曲较发育，由东向西平行排列。受其控制地层走向为北西，倾向受褶曲控制，倾角 3230，一般小于 150；从实际开采揭露煤层、地质情况看，井田内断层较发育，断距一般在 26 米，揭露陷落柱 23 个，无岩浆侵入影响。1）地层:井田内地层出露良好。自东向西出露地层有二叠系上统上石盒子组（P2S） 、石千峰组（P2Sh）及三叠系下统刘家沟组
18、（Txl） 。第四系中更新统（Q2）分布于山坡及山巅。现结合详查及钻孔资料由老至新分述如下：（1）奥陶系中统峰峰组（O2f）井田外钻孔揭露全组厚 177-142m 左右，按岩性不同分上、下两段：下段：为上、下石膏带赋存地段，岩性以灰、灰白色角砾状泥灰岩、白云质灰岩为主，夹脉状、纤维状石膏及层状隐晶质石膏层。下部为浅灰色泥灰岩夹角砾状白云质灰岩，厚 80m 左右。上段：以浅灰、深灰色厚层状石灰岩、泥灰岩为主，夹有白云质灰岩，厚 37m 左右。（2）石炭系中统本溪组（C2b）底部以铁铝层为基底，与下伏峰峰组平行不整台接触。属海陆交互相沉积。岩性为深灰、浅灰及灰色细-中粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩
19、、铝质泥岩、石灰岩及煤线组成。全组厚 33m 左右。（3）石炭系上统太原组（C3t）自 K1 砂岩底至 K3 砂岩底，全组厚 58.26-93m，一般厚 80m。岩性为深灰、灰黑色砂质泥岩、泥岩、石灰岩、浅灰色砂岩及煤层组成。含煤 6-8 层，其中可采煤层 3-4 层。为本井田主要含煤地层之一，海陆交互相沉积，按其岩性、岩相特征可分为上、中、下三段。现叙述如下：下段（C3t1）：晋祠砂岩（K1）底-庙沟灰岩（L1）顶，厚度约 40m，主要由灰黑中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 4 页色砂质泥岩、泥岩、粉砂岩、石灰岩及煤层组成，含煤 3-6 层。编号为 8 上、8、9、10、11 号
20、，其中 8、9 号 2 层可采。K1 砂岩为灰白色细-粗粒砂岩，局部含砾，属三角洲分流河道相沉积，L1 灰岩厚 2m 左右，含腕足类动物化石。中段（C3t2）：由庙沟灰岩（L1）顶至斜道灰岩（L4）顶，厚 15m 左右。含有 7号煤层，层位稳定，多不可采。主要由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、石灰岩及煤层组成。毛儿沟灰岩（K2）与斜道灰岩普遍发育。K2 灰岩中硅质层比较稳定，并含有丰富的腕足类化石。上段（C3t3）：由斜道灰岩（L4）顶至 K3 砂岩底，厚 25m 左右，主要由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、石灰岩及煤层组成。含 6 上及 6 号煤 2 层，6 号煤可采。L5 灰岩厚 2-3m，为含生物屑微晶
21、石灰岩，富含腕足类及海百合茎等动物化石。（4）二叠系下统山西组（P1S）由 K3 砂岩底至 K4 砂岩底，全组厚 50-70m，平均 63m。连续沉积于太原组之上。为井田内另一主要含煤地层。由浅灰色、灰、灰白色含砾细-粗粒砂岩、深灰-灰色砂质泥岩、泥岩及煤层等组成。含煤 6-8 层，其中 2、4 号煤层为主要可采煤层，5 号煤大片与4 号煤合并。独立分布区稳定可采。底部 K3 砂岩为灰白色中粗粒砂岩，含砾，一般厚5.6m。（5）二叠系下统下石盒子组（P1x）底部以 K4（骆驼脖砂岩）为底界，连续沉积于山西组之上。属陆相沉积。厚 81-112m，一般厚 100m 左右。以岩性的不同，将其分为上、
22、下两段：下段（P1x1）：自 K4 砂岩底至 K5 砂岩底，厚 40-50m。K4 为灰白色厚层状之长石岩屑杂砂岩，为细-粗粒砂岩，厚度 5-6m，有时相变为粉砂岩。本段下部以灰、深灰色粉砂岩与细粒砂岩互层为主，夹灰色泥岩及 1-2 层不稳定煤线，上部为黄绿色、灰绿色砂岩及砂质泥岩。上段（P1x2）：自 K5 砂岩底至 K6 砂岩底，厚 45-55m，以黄绿色、灰绿色粉砂岩及砂质泥岩为主，夹杏黄、黄绿色砂岩。K5 为黄绿色、灰绿色粗粒砂岩，厚层状、泥质胶结，横向变化较大，厚度约 10m。（6）二叠系上统上石盒子组（P2S）分布于井田的东、东南部，自 K6 砂岩底-K8 砂岩底，连续沉积于下石盒
23、子组之上。厚度 401 m 左右，以岩性的不同将其分为上、中、下三段：下段（P2S1）：自 K6 砂岩底至 K7 砂岩底，厚约 170m，底部常由 2-3 层砂岩形成砂岩带，最大厚度可达 30 余米，为黄绿、灰绿色、巨厚层状中、粗粒砂岩，有时含砾。以砂岩带为界面作为上、下石盒子组分界。以黄绿色为主，夹紫色、暗紫色的团块状砂质泥岩、粉砂岩及砂岩。中下部常有 2-3 层锰铁矿结核层。无工业价值。中段（P2S2）：厚 55m。底部 K7 为黄绿色巨厚层状含砾粗粒石英砂岩，分选、磨圆差，胶结好，坚硬，厚 8.70-11.50m，局部分叉为二层，中间为砂质泥岩。其上岩性为黄绿色、紫红色砂质泥岩夹黄绿色中
24、、细粒砂岩，砂岩多沉积不稳定，呈透镜状，具交错层理。上段（P2S3）：厚度 168.60-171.50m，一般厚 170m 左右。底部为灰黄色及黄绿色中-粗粒砂岩或砂砾岩，分选磨圆度不好，厚度 7.50-9.20m。其上岩性以紫红色、紫色砂质泥岩、泥岩为主，夹黄绿色、灰绿色砂岩，泥质岩厚度一般较大；砂岩多含长石，胶中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 5 页结不良，疏松，多为风化，层理发育，顶部偶见燧石结核。（7）二叠系上统石千峰组（P2Sh）广泛分布于井田的中部以 K8 砂岩为底界，连续沉积于上石盒子组之上，属陆相沉积。厚 102.50-119.00m。下部多为泥岩与中粗粒砂岩互层，
25、底砂岩所含砾石直径最大可达 20-30mm，有时在与下伏地层接触面上，为薄层淡水灰岩，上部以含淡水灰岩的泥岩为主。（8）三叠系下统刘家沟组（T1l）分布于井田的西部及北部，以 K9 砂岩为底界，连续沉积于石千峰组之上，属陆相沉积。受风化剥蚀作用，地层出露不全，最大厚度约 200m。以砖红色、紫红色细粒砂岩、薄-中厚层状、紫色、紫红色板状粉砂岩互层为主，夹有紫红色砂质泥岩。（9）第四系（Q）中更新统（Q2）主要分布于山坡上，不整合于下伏地层之上。最大厚度 30m 左右，为灰黄色、黄褐色亚粘土、亚砂土夹古土壤层，含钙质结核。全新统（Q4）分布于井田南部磁窑沟中，厚 0-5m，为近代冲、洪积物，由砂
26、、砾石、卵石、砂土等杂乱堆积而成。2）构造西山煤田位于祁吕贺山字型东翼及新华夏系的复合部位。清交矿区处于西山煤田东南边缘，矿区总体为一走向北东，向北西倾斜的单斜构造，在此背景上发育着一系列褶曲和断层。井田内 NNW 向褶曲较发育，由东向西平行排列。受其控制地层走向为北西、北北西向，倾向受褶曲控制，倾角 323，一般小于 12。断层稀少，井田内仅发育 2 条，断距 425m。生产中偶见陷落柱，无岩浆岩侵入影响。总体来看构造属简单类。井田内褶曲构造特征见下表。表 1-1 中兴褶曲构造特征表名称 位置 轴向 两翼倾角 轴长(m)1 山庄头背斜 井田西部 N30E 3-10 31002 柏崖头向斜 井
27、田西部 N30E 4-12 85003 磁窑沟背斜 井田北部 N400W 5-11 15004 窑儿头向斜 井田北部 N10-45W 4-15 13005 西雷庄背斜 井田南部 N5-20W 4-23 12006 东雷庄向斜 井田东南角 N5-35W 3-23 13007 申家圪垛背斜 井田东部 N20E 5-23 36008 王山岭向斜 井田东北角 N10-30W 4-10 500井田内断层不发育，仅发现 2 条，其走向北东或北北东向，F2 位于井田西北角，断距 20m，倾角 30。F3 位于井田东部，断距 4m，倾角 25，规模不大。另外井田西北和东南外围发现 3 条断距 45m 的小断层
28、，延伸不远即消失，其走向与褶曲斜交。总之，井田构造以褶曲为主，断层稀少，无大的陷落柱，煤层连续性较好，褶曲对煤层开采有一中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 6 页定影响，但对采区布置影响不大。地质综合柱状图如下图 1-2。K4 k5 6 k7 80.61 L/S16-0.42L/s.m0.1m/dK5-K65 3-5-K7K6K7 -m1:50(m) QQ42 0-50-3KzMZT1T1LP2shP2s3P2sP2s1PP1x22P220.102.5-19.0.168.017.5057045-0中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 7 页K4-K5K4K35410.5L/s
29、.m,0.4m/d80.116.026L/s.m0.29m/d1095.17K3-K46-80244K3L4-K3L1-L47K2L4K2K1-L13-6889101892K1- L5L4K25410.492-0.69L/S.M0.71m/d78.m10.019L/s.0.72m/d79.52m SK60.12-0.15L/S.M0.37m/d78.2m-P1xP1xP1P1sC3tC3t2C3t1C3t3CC2b2O22fPz40-550.-70.6.324.6014.8039.703.017.0142.0图 1-2 地质综合柱状图 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 8 页1.2
30、.2 水 文 地 质1）含水层：中兴煤矿位于西山煤田的东南部，地处吕梁山脉东侧，为浅埋藏型隐伏岩溶区，主要接受大气降水补给，矿区内出露的地层为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组、第三系及第四系地层，根据含水岩系及水力特征将井田内地下水划分为以下几种类型。（1）碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组矿区内没有奥陶系灰岩出露，根据煤矿所施工的供水井提供的资料，峰峰组岩性主要为质纯灰岩、泥质灰岩、泥灰岩及石膏层，灰岩裂隙较发育，由于本区峰峰组底板大部高于区域奥灰水位标高，该含水岩组现已成为透水而不含水岩组，厚度一般在 300 m左右。上刘家沟组为奥陶系主要含水层，主要由石灰岩层、泥质
31、灰岩、白云质灰岩、泥灰岩组成。含水层岩溶裂隙发育，并发育有小的溶孔，连通性好，含水层厚 200 余米，富水性强，地下水交替快，矿区内供水井奥灰水位标高一般在 787 m 左右，单位涌水量4801600 m3/d，单位涌水量 0.726-2.013 L/s.m。本区奥陶系灰岩裂隙发育，地下水交替快，富水性强，除矿区南部部分地区处，在矿区大部分地区奥灰水位低于煤系地层标高，故奥陶系岩溶水对矿井开采不会构成太大威胁。（2）碎屑岩类裂隙含水量水岩组井田内碎屑岩地层为石炭系和二叠系，根据含水介质的不同，含水层可分为碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层和砂岩裂隙含水层。太原组有三层稳定石灰岩，自下而上为 K2、K3、
32、K4 石灰岩，为矿区内的主要含水层，尤其为 K2 石灰岩富水强，构成矿井的直接充水水源。井田西北角之后庞沟从 K3、K4 灰岩流出来的泉水很大，涌水量达 1.92-2.05 L/S，这是受局部地质构造影响所致。从岩性特征上看，质地较纯的石灰岩裂隙溶洞较发育，从井下揭露的情况看，溶洞直径从几厘米至数米不等，当井巷揭露 K2 灰岩时，溶洞发育处出现涌水之后水量减少至干涸。说明了岩溶裂隙发育是不均匀的，连通性一般。这为地下水的储存，迳流提供了有利的场所和通道。下面对 K2、K3、K4 灰岩含水特征分叙：a、K2 灰岩：9#煤的直接顶板，厚度达 6.85-13.70 m，平均厚度 11.5 m，埋藏深
33、度80-320 m，岩性为青灰色质较纯的厚层稳定石灰岩，为矿井充水的直接水源。属承压含水层。具有一定的水头压力。单位涌水量平均为 0.35 L/Sm。渗透系数为 5.01 m/a。钻孔中冲洗液 100%漏失。岩溶裂隙比较发育，富水性强，但分布不均匀。其水质类型为“HS-CM”型水，总矿化度在 1.704-1.878，为弱矿化水，PH 值在 6.8-7.4。近中性水。全硬度均在 78.95-79.51 纯国度。属很硬水。涌水量最大为 180 m3/h， b、K3、K4 灰岩：K4 灰岩厚 2.7-6.8 m，平均 3.27 m。在本区内有呈尘灭或相变为砂岩。K3 灰岩厚 4.2-8.25 m，平
34、均厚约 5.55 m。青灰色质地较纯，裂隙溶洞比较发育，富水性仅次于 K2 灰岩，在区外西北角后庞沟露头处有泉水流出，涌水量达 1.92-2.05 L/S。大部分则为流量 0.05-0.1 L/S 的泉。本区富水性较强，地下水富水之强弱与地质构造有很大关系，从邻区水文资料及本区简易水文资料分析，K3 灰岩比 K4 灰岩富水性要强一些，其水质类型多为 HS-CM 型水。总矿化度为 0.876-0.919 g/L 为强水。PH 值为 7.30-7.60 属碱性水。K3 的涌水量比 K4 要大。K4 涌水量为 36 m3/h，埋藏深度 40-305 m。中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第
35、9 页（3）二叠系砂岩含水层二叠系含水层由若干层砂岩组成，其主要含水层为 K7、K8、K9 砂岩及基岩风化壳。含水层富水性受埋藏深浅条件的制约，一般情况下，含水层埋深小，富水性好，反之则差。K7 砂岩在井田内厚度变化大，层位不稳定，K8 砂岩厚度在 0.7-9.3 m 之间，平均4.06 m。K9 砂岩厚度为 5.6-10.10 m。平均 7.80 m。基岩风化壳因为露出地表或距离地表较近，风化裂隙发育，接受补给条件较好，其富水性要好于 K7、K8、K9 砂岩。在断层带，滑坡体及裂隙发育的向斜部位涌水量一般较大，山西组含水层主要为 K7 砂岩，水质一般为“HS-NM”型水。下石盒子组大多出露于
36、地表，在井田内受沟谷切割 影响，在接受大气降水补给后，经短暂径流，在合适的地段以泉的形式涌出。本组较稳定的是K8、K9 砂岩，厚 6-15 m，山西组及下盒子组砂岩含水层在正常情况下富水性差，但也不排除在局部地段富水的可能性。（4）松散层类孔隙含水层组本区松散层类孔隙含水层组为第三系、第四系地层，主要分布于兑镇河、下堡河、柱濮河河床及主要沟谷内，以砂卵石层、砂砾石层、砂为主，卵砾石成分多为灰岩、砂均未胶结，粒度相差悬殊。分选性差，孔隙度大，为良好的含水层，也是良好的透水层。分布于地表厚 8-12 平均 9 m 大的沟谷内，兑镇一带水井调查说明其水位变化均受气候及降雨量控制，兑镇河平时水深不超过
37、 0.2 m，常年有水，雨季山洪瀑发，水势汹涌，旱季水位下降。最大洪水位标高 877.68 m，流量 7.38 m3/s，据资料，单位涌水量 6.67 L/Sm，受季节性影响，动态变化幅度在 1 m 左右，水质类型为 HS-CM 型水。2）隔水层9 号煤底至奥陶系顶面之间的岩层，厚 60m 左右，以泥质岩类为主，为隔水层。各基岩含水层之间的岩层，厚度较大，裂隙不发育，可视为隔水层。3）矿井涌水量二叠系下统下石盒子组上段：含水层主要由 K4 k5 k6 k7 k8 等砂岩组成，富水性弱。由于岩层广泛出露，易于接受补给，近地表裂隙发育，沟谷中有泉水出露，水量一般很小，最大 0.61 L/S 据 1
38、6 号孔上石盒子组至太原组混合抽水试验单位涌水量 0.42L/s.m，渗透系数 0.11m/d。二叠系下统山西组：含水层以 K3 等砂岩为主，富水性弱，火山精查区 541 号孔资料，单位涌水量为 0.005L/s.m,渗透系数：0.04m/d，水位标高：800.01m。据 16 号孔本组与上石盒子组混合抽水试验单位涌水量 0.0026L/s.m，渗透系数 0.0029m/d。水位标高1095.17m。石炭系上统太原组下段：含水层以 L5、L4、K2 等石灰岩为主。富水性弱，据 541 号孔资料，单位涌水量为：0.0492-0.069L/S.M；渗透系数：0.71m/d；水位标高：789.40m
39、。据 16 号孔抽水试验，单位涌水量 0.00019L/s.m，渗透系数 0.0072m/d。水位标高 791.52m。1.2.3 其 他 有 益 矿 物本井田内主要有益矿产为石灰岩、石膏、铁矿、铝土矿、粘土等。这些矿产受埋藏深度或品位不高等技术条件的限制，直到目前尚未利用。现将这些矿产的基本特征以及今后的利用方向予以阐述。1）石灰岩：本矿井本溪组、太原组一般赋存 3-5 层石灰岩，最厚不超过 12 m，在井中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 10 页田的西北有出露，能作道碴和小型石料，亦可用于建筑材料和烧制石灰。 2）石膏：赋存于奥陶系峰峰组，在矿井+700 大巷有薄层的纤维状石膏
40、夹与石灰岩间未作取样分析，目前无经济价值。3）铁矿（Fe）：区内常见的有山西组地层结核状菱铁矿，太原组之黄铁矿，本溪组“山西式”铁矿。4）粘土及铝土：本区太原组 9#煤底板之粘土及本溪组底部之“G”层铝土矿，较为稳定，其余因层位不稳定、厚度变化大，无经济价值。本区除上述矿产外，尚有黄土和砂岩，可用作烧制砖、瓦和采取小型石膏之用，能满足一般的需要。1.2.4 地 温根据清徐详查资料，地温梯度均小于 3/100m。据中兴煤矿及邻矿火山煤矿井下调查，井下温度一般为 10左右。井田属地温正常区。据现有资料看，井田无热害。1.3 煤层特征1.3.1 煤 层 及 其 特 征 表本井田内含煤地层系上古生界石
41、炭系太原组及二叠系山西组，含煤岩系总厚度为142.1 m，共含煤 11-15 层，其中可采煤层总厚度为 6.77 m，含煤系数为 9.5%。太原组平均厚度为 79.1 m，含煤 9 层，其中可采煤层平均厚度为 2.60 m，含煤系数为 9.6%。山西组平均厚为 63 m，含煤 3 层，其中可采煤层平均总厚度为 4.17 m，含煤系数为 9.0%。从分布特征看，山西组可采煤层 2#全井田内稳定可采厚煤层，太原组可采煤层 9#全井田内稳定可采中厚煤层，4#、5#、6#、8#不稳定，局部可采，煤层变化较小。详细情况见表 1-2。表 1-2 中兴煤矿公司可采煤层特征一缆表煤层厚度(m) 煤层间距(m)
42、最小- 最大 最小 -最大地层时代含煤系数煤层编号平均煤层结构夹石层数平均稳定可采程度1.09-5.392#2.98简 单0 稳定中厚煤层全区可采0-1.742.4-12.76.34#0.83简单 0不稳定，局部可采薄煤层可采区在井田的中部及东北部0-0.90-6.05.32山西组9.0%5#0.36简单 0不稳定局部可采薄煤层，可采区在井田南部边界附近0-0.827.4-36.732.696#0.36简单 0不稳定局部可采薄煤层，可采区在井田西南角附近0.2-1.2319.2-25.524.688#0.67简单 0不稳定局部可采薄煤层，可采区在井田中北部1.1-1.93太原组9.6%9#1.57简单 01.8-10.65.53 稳定中厚煤层，全区可采中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 11 页1）2#煤层
