1、中国矿业大学 2012 届本科毕业设计目录全套图纸，完整版设计，加 153893706一般部分目录 11 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 11.1.2 矿区气象、地震 31.1.3 矿区的水文情况 31.1.4 矿区经济概况 31.1.5 煤田开发概况 41.1.6 矿区的电源、水源、劳动力和建筑材料来源 .41.2 井田地质特征 41.2.1 井田的地形、地貌 41.2.2 井田勘探程度 41.2.3 地层概述 51.2.4 地质构造 101.2.5 水文地质特征 101.3 煤层特征 121.3.1 煤层埋藏条件 121.3.2 可采煤层特征、围岩性
2、质 131.3.3 煤层对比 141.3.4 煤的特征 141.3.5 煤的瓦斯、自燃 172 井田境界和储量 .182.1 井田境界 182.1.1 井田范围 182.1.2 开采界限 182.1.3 井田尺寸 192.2 矿井资源/储量计算 .192.2.1 矿井储量计算基础 192.2.2 矿井地质资源储量计算 192.2.3 矿井工业资源/储量 .21中国矿业大学 2012 届本科毕业设计2.3 矿井可采储量 212.3.1 安全煤柱留设原则 212.3.2 矿井永久保护煤柱损失量 222.3.3 矿井设计资源/储量 .232.3.4 矿井设计可采储量 233 矿井工作制度、设计生产能
3、力及服务年限 253.1 矿井工作制度 253.2 矿井设计生产能力及服务年限 .253.2.1 确定依据 253.2.2 生产能力的确定 .253.2.3 矿井服务年限 253.2.4 井型校核 264 井田开拓 .274.1 井田开拓的基本问题 .274.1.1 确定井筒形式、数目、位置 274.1.2 工业场地的位置 294.1.3 开采水平的确定及带区划分 294.1.4 主要开拓巷道 304.1.5 方案比较 304.2 矿井基本巷道 354.2.1 井筒 .354.2.2 井底车场及硐室 .384.2.3 主要开拓巷道 .415 准备方式 带区巷道布置 .465.1 煤层的地质特征
4、 .465.1.1 煤层埋藏条件 465.1.2 煤质特征 465.1.3 煤层的含瓦斯特征 465.1.4 煤层顶、底板条件 465.1.5 水文地质 465.1.6 煤尘的爆炸性和自燃发火危险性 465.2 带区巷道布置及生产系统 .475.2.1 带区准备方式的确定 475.2.2 带区巷道布置 475.2.3 带区生产系统 475.2.3 带区巷道掘进方法 485.2.4 确定带区生产能力和采出率 485.3 带区车场 495.4 带区主要硐室布置 .506 采煤方法 .516.1 采煤工艺方式 516.1.1 带区煤层特征及地质条件 51中国矿业大学 2012 届本科毕业设计6.1.
5、2 确定采煤工艺方式 516.1.3 回采工作面参数 526.1.4 确定采煤工作面破煤、装煤方式及采煤机的选型 .536.1.5 确定回采工作面运输方式及选择运输机 546.1.6 回采工作面支护方式 566.1.7 各工艺过程安全注意事项 596.1.8 回采工作面正规循环作业 .616.1.9 计算回采工作面吨煤成本 626.2 回采巷道布置 646.2.1 回采巷道布置方式及要求 646.2.2 回采巷道布置方式 646.2.3 回采巷道参数及施工技术 646.2.4 回采巷道支护方式 657 井下运输 .677.1 概述 677.1.1 井下运输的原始条件和数据 677.1.2 井下
6、运输系统 677.2 带区运输设备选择 677.2.1 设备选型原则： 677.2.2 带区运输设备选型 687.2.3 带区运输设备能力验算 687.3 大巷运输设备选择 .697.3.1 主运输大巷设备选择 697.3.2 辅助运输大巷设备选择 697.3.3 运输设备能力验算 708 矿井提升 .718.1 矿井提升概述 718.2 主副井提升 718.2.1 主井提升 718.2.2 副井提升设备选型 729 矿井通风及安全技术 749.1 矿井通风系统选择 .749.1.1 矿井概况 749.1.2 矿井通风系统的基本要求 749.1.3 通风方法的确定 749.1.4 矿井通风系统
7、及通风方式的选择 759.1.5 带区通风系统的要求 779.1.6 工作面通风方式的选择 789.1.7 矿井通风网络 809.2 矿井风量计算 809.2.1 工作面所需风量的计算 809.2.2 备用面所需风量的计算 829.2.3 掘进工作面需风量 82中国矿业大学 2012 届本科毕业设计9.2.4 硐室需风量 839.2.5 其它巷道所需风量Q d 839.2.6 矿井总风量及其分配 839.2.7 风量分配 849.2.8 风速验算 849.3 矿井通风阻力 869.3.1 通风阻力最大路线 869.3.2 矿井总风阻和总等积孔 909.4 选择矿井通风设备 .919.4.1 选
8、择主要通风机 919.4.2 自然风压 919.4.3 主扇工作风压 929.4.4 主扇的实际通过风量 fQ939.4.5 主扇工况点 939.4.6 电动机选型 949.4.7 对矿井主要通风设备的要求 959.5 防止特殊灾害的安全措施 .969.5.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施 969.5.2 预防井下火灾的措施 .979.5.3 防水措施 .979.5.4 井下防尘 989.6 灾害应急措施 989.6.1 灾害应急措施 989.6.2 自救方式、抢救方式 9810 设计矿井基本技术经济指标 .100参考文献 .1011 膏体充填技术的发展及特点 1032 膏体充填技术在煤矿应用的可
9、行性 1063 煤矿膏体充填工艺 .1083.1 充填材料准备 .1083.2 充填原材料的物理化学分析 .1103.3 膏体充填材料配比选择 .1153.4 膏体充填系统能力与工作制度 .1203.5 膏体充填材料用量计算 .1223.6 充填工艺流程 .1233.7 工作面充填方法 .1284 结论 .129参考文献 .131英文原文 .133中文译文 .138致 谢 142中国矿业大学 2012 届本科毕业设计一般部 中国矿业大学 2012 届本科毕业设计分中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 7 页1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 矿区地理位置峰峰矿区位于冀南
10、平原邯郸市西南部，地处晋、冀、鲁、豫四省交界处。铁路外与京广、邯济铁路接轨，内有邯磁马邯环行线，各矿厂均有铁路专用线与之相连；公路方面：107 国道和京深高速公路沿矿区东部通过，邢(台)洛(阳)一级公路贯穿矿区西部，交通十分便利。本矿位于河北省邯郸市峰峰矿区东北部，地处峰峰矿区与磁县和武安市的交界地段，井田范围地表大部分为峰峰矿区管辖，还有一部分地表为磁县地界。矿井位置：东径1141610“，北纬 363132“，海拔标高 176m。铁路线向南 4.7 公里到羊渠河矿转东南经新坡车站向东 12 公里到京广线马头车站。公路线由本矿向西 6 公里至牛儿庄矿向南、北接邯峰公路；另外有公路从香山向南
11、4 公里接马峰公路，另一条公路从香山向北 4 公里接邯峰备战路和峰武公路。交通运输较为便利。附矿井交通位置图 1-1。邯 郸 市武 安峰 峰 矿 区 磁 县岳 城 讲 武 城 临 漳国 道省道 京国 道 邯 济 铁 路观 台都 党 新 坡 马 头康 城大 社 淑 村峰 峰 香 山 小 屯 矿图 1-1 小屯矿交通位置图1.1.2 矿区气象、地震气侯：本区属暧温带大陆性半干旱季风气候区，夏热冬寒，四季分明，年降水量1575.3mm(1963 年)220.0mm(1965 年)，平均 562.7mm，最大日降水量 1963 年 8 月 4 日为 196.7mm，年平均蒸发量 1806mm，大于降水
12、量。气温 42.5(1955 年 7 月 24 日)-21.0(1951 年 1 月 3 日) ，年平均 13.6，冰冻期为十一月至次年二月，最大冻土深度0.370.42m。风向随季节变化，冬季以北风为主，夏季多南风，平均风速 2.4m/s，最大风速 20m/s(1961 年 5 月 3 日)。工业广场地面标高 +174，地势平坦，井口标高+176，历史最高洪水位+171，且工业广场内施工有排水沟，不存在内涝问题。地表水不可能溃入井筒。本矿井在 1965 年为建井初期，以前无地震资料记载；1966 年 3 月 8 日邢台地震时，涉及本矿约 3-4 级地震，工人村结构欠佳的住房在地震后有小型裂缝
13、，但无倒塌。1975年 2 月 4 日海城地震，本矿略有震感。1976 年 7 月 28 日唐山地震，本矿有一至二级震感，但无任何损失。1.1.3 矿区的水文情况地表水系主要有两条水沟和两座水库。其中：（1）邙牛沟：宽 60-100m，深 7-12m，纵贯井田长达 1.8Km。沟底及两侧均出露基岩。常年流水。在在冬、春枯水期流量较小，一般为 0.20.3m3/min；在多雨季节，受雨水及地表水的补给，流量可达 0.50.9m3/min。沿该沟建有两座水库：西屯水库，水量大，蓄水量为 7500m3 左右。梁庄水库，水量较小，蓄水量为 3500m3 左右。中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第
14、 8 页（2）香山水沟：在本井田西南侧，宽 6090m，深 812m，正常流水量 0.5m3/min 左右，在多雨季节，流量将增大至 2m3/min 左右，该沟流经本矿面积不大。1.1.4 矿区经济概况峰峰矿区总面积 353 km2，辖 9 个镇、148 个行政村、68 个社区。全区总人口 52 .2万人，其中城市人口 30.2 万人。耕地面积 122.93km2，主要播种粮食、棉花、油科和蔬菜等，另有 10.86km2 果林，主要品种有苹果、梨、桃和大枣等。本区历史悠久，自然资源丰富，经济基础较好。以“煤海、瓷都、水泥城” 而远近闻名。该区坚持以经济建设为中心，加快产业结构调整，全区经济和社
15、会事业得到蓬勃发展。2002 年，全区国内生产总值达到 66.37 亿元；区级财政收入完成 2.5 亿元，其中地方财政收入 1.7 亿元；农民人均纯收入达到 3531 元；城镇居民人均可支配收入达到 5911 元。全区政治稳定、经济繁荣、社会昌盛。境内矿产资源丰富，种类繁多。已探明并具开采价值的有煤、铁矿石、瓷土、铝矾土、石灰石、大理石、石膏等 30 多种，其中原煤储量 35 亿吨，铝矾土 4 亿吨，优质石灰石 55 亿吨，紫砂土 2 亿吨。这些资源不仅储量大，而且埋藏浅、品位高、宜开采，对于发展煤化工、电力、建材、陶瓷等项目，具有得天独厚的条件和良好的基础。该区工业起步较早，工矿企业众多，行
16、业门类齐全，辖区内有各类企业 1000 多家，其中国家、省、市属企业达 236 家，国内著名的邯峰电厂、峰峰集团有限公司(原峰峰矿务局)、河北太行集团、邯郸陶瓷总公司等大中型企业均落户该区，形成了煤焦化、陶瓷、建材、电力四大支柱产业。近几年来，新上了粉煤灰综合利用，“三网合一” 、煤气输配、热电厂扩建、生物工程等一批科技含量高、附加值高、市场竞争力强的重点项目，工业发展后劲明显增强。1.1.5 煤田开发概况峰峰矿区已有上百年的开采历史，1949 年 9 月 18 日成立峰峰矿务局。2003 年 7 月改制为峰峰集团有限公司，注册资本 28.5 亿元。2006 年末资产总额 82.05 亿元，负
17、债总额 52.82 亿元，净资产 29.23 亿元，资产负债率 64.4%。2007 年营业收入 125 亿元。2008年归属于河北省冀中能源。经过 50 多年的发展，峰峰集团已成为具有煤炭开采、洗选加工、煤化工、电力、机械制造、基建施工、建材、现代物流等以煤为基础，多产业综合发展的国有特大型煤炭企业集团，河北省和煤炭工业百强企业之一。现有 13 对生产矿井、2 座大型洗煤厂等 18 个分公司，23 个子公司。年产原煤 1300 万吨，精煤 700 万吨，冶金焦 155 万吨，发电总装机容量 134.5MW。1.1.6 矿区的电源、水源、劳动力和建筑材料来源小屯矿地面设 35kv 变电站一座，
18、三回电源线路均为 LGJ120 架空线路，工作线路引自五矿 35kv 变电部，长度 8 公里；备用线路分别引自羊二 110kv 变电站和大淑村矿35kv 变电站，长度分别为 5 公里和 4.5 公里。工作线路运行时，备用线路均带电备用。矿井 35kv 变电站安装 2 台主变压器，型号均为 FS9-6300/35，其中一台工作，一台备用。矿井涌水 20%用于井下洒水降尘，80%达标排放并用于农业灌溉，不会对地表水造成污染。中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 9 页峰峰矿区总面积 353km2,坐临界磁县、永年县、临漳县、涉县等等，本区总人口达 52.2W人劳动力充足。距西南 15 公里处
19、有国家大型企业太行水泥，集团公司下属机械厂，距西9 公里有石料厂等材料产地。1.2 井田地质特征1.2.1 井田的地形、地貌小屯井田地面地貌属山前低地丘陵地带，西北部高，东南部低。海拔最高处+203 米，最低处+150 米。本井田地表大部分为第四纪沉积物覆盖。第四纪沉积物主要由洪积物及风化黄土构成。1.2.2 井田勘探程度小屯矿原属大淑村勘探区，1958 年初，由峰峰地质办事处地质调查队和 138 队进行地质勘查工作，同年 8 月提出大淑村勘探区精查地质报告，1959 年 9 月由河北省煤管局储量技术委员会以第 6 号决议书批准，1961 年 12 月省储委对该报告进行了复审，并于1962 年
20、 8 月下达了复审决议书。鉴于小屯井田在 1958 年报告尚未提出之前就开始建井，同时为了解决地质构造、水文地质以及与牛儿庄井田的关系等问题，在 1959 年至 1962年 8 月期间，由峰局生产勘探队、省煤管局地质勘探公司 139 队和水文队先后在本区补充 23 个孔(指 (淑村勘探区 )，至 1962 年 8 月省储委审批时，小屯井田基本满足精查地质报告的要求，故决定小屯井田不再进行补充勘探工作，根据已有资料编制小屯井田最终地质报告(精查补充) ，当时的井田深部边界为-100m 水平，1963 年 2 月由省煤管局地质勘探公司水文队提出该报告，同年 8 月 8 日河北省储委会以第 102
21、号审查批准决议书对该报告进行了批复。1973 年 6 月1974 年 11 月，河北三队及 173 队先后在大淑村井田进行勘探工作，施工的 16、22、47 等 3 个钻孔位于小屯矿范围内。截至 1974 年底，小屯矿井田范围共施工 26 个钻孔。上世纪八十年代初，峰局勘探队在本区(包括薛村矿井田)进行补充勘探，本井田内施工 NO18、NO19、NO21、NO24、NO26、补 A、补 B 等 7 个钻孔，通过补充勘探，小屯矿-300m 水平地质构造基本控制，基本上满足了设计要求。截至 1983 年底，小屯矿井田范围内累计施工钻孔 33 个，工程量 13109.84m。1995-1996 年期
22、间，由峰峰矿务局四矿、工程处钻机队在井下施工了 9 个奥灰孔，后由中国矿业大学、峰峰矿务局地测处和小屯矿对-190 水平以上奥灰含水层进行了放水试验工作，并经省厅、峰峰矿务局地测处鉴定通过，批准文号为冀煤资源字(1(97)60 号。通过本次工作，基本查清了小屯井田奥陶纪灰岩含水层水文地质条件。1997 年小屯矿编制了峰峰矿务局小屯矿矿井地质报告，1998 年 9 月 23 日由河北省煤炭工业局批准，批准文号为冀煤资源字199851 号。2005 年邯郸市翔龙地质勘探有限公司编制提交河北省峰峰集团小屯矿 2004 年度资源储量检测报告，同年 9 月 27 日河北省国土资源厅矿产资源储量评审中心评
23、审通过，2006 年 4 月 10 日以冀国土资储评(2006)19 号文件下达评审意见书，河北省国土资源厅 2006 年 5 月 15 日对占用的矿产资源储量予以登记，登记号 2130406062016。中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 10 页1.2.3 地层概述本井田位于太行山隆起带与华北平原沉降带的过渡地带。区内构造体系复杂，以新华夏系为主，次为南北向构造和华夏系构造体系，并发育有东西向和北西向构造。断裂发育，褶皱次之，以高角度正断层为主，多数既显示上盘下降的拉伸现象，又显示压性结构面特征的挤压现象。多次构造运动影响所形成的不同性质的构造体系之间具有强烈的继承性，使本区断裂构
24、造形迹及其力学性质复杂。南北向构造在本区形成最早，与华夏系构造构成了区域构造的基本轮廓，对岩浆岩侵入具有一定控制作用。新华夏系构造形成于燕山期，广布全区，南北向构造略受改造与延伸就归并为新华夏系，如紫山断裂就是在近南北向断裂基础上发展起来的新华夏系压性断层。此外，与其配套的北西向张性断裂及其他张性结构面在北东向和北西向构造的联合弧附近展布明显，造成了一些矿床水文地质条件复杂。燕山期的中浅成相闪长岩类是本区广泛分布的岩浆岩，呈复杂的似层状侵入，出露面积约 35km2，目前揭露单层最大厚度 561m，受南北向构造带和新华夏系主干断裂控制，自西向东有符山、固镇、磁山、矿山、綦村、新城、紫山以及鼓山等
25、八个中性碱性岩体，大致西薄东厚。由于岩浆岩呈复杂的似层状侵入中奥陶系地层，不仅形成了矽卡岩型富铁矿，而且在垂向上将厚层灰岩分为多层、在水平上分隔为多块，岩浆岩与构造能够形成阻水边界，也可以改变地下水的天然流场，因此成为控制区域岩溶地下水运动的主要制约因素。本井田西侧外围出露的古老岩系有太古界花岗片麻岩、角闪斜长片麻岩、结晶片岩和元古界石英砂岩、变质安山岩。区内自西向东出露的地层依次有寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系和第四系(表 2-1)。地层走向大致呈 NNE，倾角 1020。石炭二叠系为含煤地层，煤炭资源丰富。铁矿产于奥陶系中统碳酸盐岩与中性岩浆岩体的接触带。井田内发育的地层由老至新分
26、述如下：（1）奥陶系中统(O 2)本井田内地表无出露，在 33 个勘探钻孔中，有 23 个揭露本层。结合区域资料，本统厚度一般为 420668m，平均厚 552m，该统主要为浅海相沉积的一套浅灰、灰色或呈红色厚层状石灰岩、白云岩含数层白云质灰岩组成，隐晶或微隐晶结构，岩溶裂隙发育，富水性强，分为三组八段。（2）石炭系中统本溪组(C 2b)该组与下伏奥陶系中统峰峰组呈假整合接触。其底部为不稳定的山西式铁矿，下部为铝土质泥岩，灰白色，坚硬细致，带紫色斑痕，具鲕状结构，中部为砂质页岩、薄层砂岩及薄层灰岩，上部为炭质页岩及铝土质页岩，顶部为一薄煤层，厚 00.2m ，为尽头煤，与上部太原组分界。据钻孔
27、资料，本井田内该组厚度 1033m，平均 17m，本组较厚地区在-300 水平北翼靠深部边界地区。（3）石炭系上统太原组(C 3t)下部与本溪组整合接触。该组由黑色、深灰色砂质页岩和灰色砂岩、深灰色石灰岩和煤层组成。含可采煤层五层，除下架、小青、山青煤顶板灰岩有相变为砂质页岩的情中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 11 页况外，其余各层灰岩皆很稳定。该组古生物化石以鳞木、封印木、芦木及羊齿类为主要组合特征，主要集中在煤层顶、底板附近层位。本组厚度 110125m，平均 120m。（4）二迭系下统山西组(P 1s)下部与太原组整合接触。该组以深灰色中细粒砂岩、砂质页岩为主，中夹 13 层
28、煤，其中可采一层，即本井田主采煤层 2 号煤(大煤)。该煤层下部为厚层砂质页岩，灰灰黑色，厚 11m 左右，该层下部含丰富的结核。局部直接底板为灰白色细砂岩，厚 2.2m。大煤上部植物化石丰富，主要有鳞木、芦木及羊齿等化石。本组厚度 6070m 左右，平均65m。上覆岩层为下石盒子组底部中细粒砂岩。（5）二迭系下石盒子组(P 1x)底部与山西组整合接触。本组岩性以深灰、浅灰色页岩，灰白色及浅灰色砂岩为主，并夹有黄灰、灰黑色页岩，植物化石丰富。下部以紫色粘土质页岩，紫斑页岩为主，上部岩层颜色较浅。本组厚度约 30m。（6）二迭系上石盒子组(P 2s)该组与下伏地层呈整合接触，在本井田共分四段，分
29、述如下：第一段(P 2s1)：上部为黄绿色中粗砂岩和细砂岩，中夹灰色、紫色泥岩，局部具鲕状结构，中下部为黄绿色砂岩、砂质页岩，中夹黄色带紫斑泥岩、浅绿色具鲕状结构的铝土岩，底部为黄绿、灰色中粗砂岩，粒度上细下粗，成分以石英为主。该段全井田发育，在忙牛沟两侧有出露，厚度 110160m ，平均 135m。第二段(P 2s2)：该段为灰色长石石英砂岩，层间夹暗紫色、灰绿色及紫红色花斑砂质泥岩和粉砂岩，底部为一层厚层状灰白色含砾粗砂岩。该段在井田-50 以下至深部地区发育，在井田内的小屯水库四周、磨岗坡、香山中学及农用耕地沟坎边有出露，平均厚 90m第三段(P 2s3)：该段为暗紫色、灰绿色、灰黄色
30、、深灰色泥岩和砂质泥岩互层，中夹细砂岩或粉砂岩，接近顶部夹有灰绿色铝土质泥岩，底部为一层黄灰、黄紫色中厚层状中砂岩，粒度上细下粗。本段主要分布在井田深部-190 水平以下地区，地表无出露，厚度平均 100m。第四段(P 2s4)：该段在井田 -300 水平东北角地区残存底部地层，为黄灰色砂岩夹黄绿色暗紫色泥岩，最底部为一层灰白色含砾粗砂岩。在矿区范围内平均厚 140m。（7）二叠系石千峰组(P 2sh)上部暗红色、紫红色砂岩，中部紫色泥岩，下部暗紫色中细砂岩。厚度 120m。（8）三迭系(T 1l)绿色细砂岩及粉砂岩，下部多紫色。地表有露头，厚度不详。（9）第四系(Q)该系地层在本井田内普遍存
31、在，以黄色砂质粘土和河床沙砾沉积为主，厚度 218 m，平均厚度 10 m。黄土下部的冲积河流层为主要潜水层，现为本矿井主要供水源。中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 12 页组古生界 中统下 统 本溪组组系炭 原上石 太统系 西叠二 下 山 最 小 -最 大平 均山 青 小 煤小 青 煤界 统 组地 层 时 代系 名 称岩 石 岩 性 柱 状 层 厚 累 计厚 度 岩 性 描 述上古生界 该 组 为 主要 含 煤 地层 ， 上 部由 深 灰 灰 色 中 粗砂 岩 和 砂质 页 岩 组成 ， 下 部以 灰 黑 色砂 质 页 岩为 主 ， 底部 为 一 层分 布 稳 定的 灰 色 细砂
32、岩 。该 组 主 要为 一 套 黑 灰 黑 色泥 岩 、 灰 浅 灰 色砂 质 页 岩 、中 细 粒 砂岩 、 石 灰岩 及 煤 组成 。 其 中灰 岩 4 7层 ， 自 上而 下 为 野青 灰 岩 、山 青 灰 岩 、伏 青 灰 岩 、小 青 灰 岩 、大 青 灰 岩 、中 青 灰 岩和 下 架 灰岩 ， 本 区发 育 的 只有 野 青 灰岩 、 伏 青灰 岩 、 小青 灰 岩 和大 青 灰 岩 。本 组 以 铝 土质 页 岩 、 砂质 页 岩 、 薄层 砂 岩 为 主 ,局 部 有 薄 层灰 岩 。奥陶系 小 煤小 煤大 煤一 座 煤野 青 煤山 青 小 煤山 青 煤伏 青 煤大 青 煤小
33、 青 煤尽 头 煤图 1-2 煤系地层综合柱状图1.2.4 地质构造（1）井田构造轮廓小屯井田处于太行山背斜、鼓山背斜之东翼，因受强烈的造山运动影响，伴随鼓山的升起因断裂而形成的地垒构造块段上。在本矿井区域内相随而形成香山地堑向斜、小中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 13 页屯地垒穹窿。总体评价，本区构造复杂程度属三类。（2）褶皱小屯井田地层产状由穹隆核部向四周倾斜，倾角 719，在局部构造复杂地区，倾角增至 2026 。（3）岩 浆 岩本井田处于鼓山北端岩浆活动地带边缘，井田内有燕山期岩浆侵入活动，但地表无出露。据钻孔及三维地震勘探资料分析，岩浆侵入地区为中盘区及-300 水平大部
34、分地区。岩浆岩岩性为不规则闪长岩及闪长斑岩侵入，侵入层位为山青煤以下煤层。根据地质构造、煤层稳定程度和开采地质条件三方面地质因素，经中煤总生字1991336 号文批准，小屯矿地质类型为类矿井，即：adeg 。1.2.5 水文地质特征（1）区域水文地质概况小屯矿位于鼓山东部水文地质单元内。区内主要含水层有石盒子组砂岩承压含水层；中奥陶统灰岩裂隙岩溶承压含水层和上石炭统太原组薄层灰岩含水层。石盒子组砂岩承压含水层为矿井充水的主要来源，中奥陶统灰岩裂隙岩溶承压含水层和上石炭统太原组薄层灰岩含水层是威胁矿井开采的主要含水层。（2）井田内含水层划分及特性根据井田水文地质勘探以及矿井多年采掘揭露，井田内共
35、有十个含水层，由上至下叙述如下：潜水含水层及其下部隔水层本层由砂质粘土、红色粘土，河流石及已胶结的砾石组成，厚度 018m 。该含水层自矿井投产以来，水量一般在 1555m 3/h，富水性较强，水位普遍在 145165m 之间，水质类型为 HCO3SO4-CaNa。该含水层下部隔水层为砂质泥页岩，厚度 21130m。上石盒子组一、二段砂岩含水层厚度 10m 左右，在井田内分布极少，只在香山中学、磨岗坡间有出现，对矿井影响极小。下石盒子组砂岩含水层砂岩厚度 322m，分布范围较普遍，大部分地区呈两组薄层状，岩石裂隙不甚发育，充水性不强。水质类型为 SO4HCO3-CaMg。大煤开采后该含水层与山
36、西组砂岩含水层串通，成为大煤采空区的充水水源之一。山西组砂岩含水层为中、细粒砂岩，呈灰色或浅灰色，钙质胶结，主要成分以石英、长石为主，为大煤老顶，厚度 229m，一般 1220m，井田分布普遍。富水性较强，具有分区性，富水性随砂岩厚度及裂隙的发育程度而变化。富水区主要集中在井田的中央条带区和东南区，一般工作面回采时水量为 0.250.5t/min，最大可达 0.7t/min，水质类型为 HCO3CL-NaCa。本层为矿井主要充水水源，约占矿井总涌水量的 75%。太原组野青灰岩含水层为野青煤(4#) 直接顶板，深灰色石灰岩，富含方解石脉，分布稳定，厚度中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第
37、14 页0.22.3m，一般 1.5m 左右，裂隙不发育，富水性弱。水量一般在 0.150.2t/min，过段时间即无水。水质类型为 HCO3CL-NaMg。野青灰岩水在短时间可以疏干，对矿井影响不大。太原组山青灰岩含水层小屯井田山青灰岩多相变为砂质页岩，局部灰岩厚 0.10.5m ，不含水，对生产无影响。太原组伏青灰岩含水层富水性弱，联通性差，水量一般在 0.2t/min，可以疏干，对生产影响不大。太原组小青灰岩含水层灰色，致密坚硬，裂隙不发育，厚度 0.42.4m，分布范围变化大，无一定规律。涌水量一般小于 0.05t/min，对矿井影响不大。大青灰岩含水层灰色，致密坚硬，为质纯石灰岩，含
38、方解石脉，局部被岩浆岩侵入吞蚀，为矿井主要含水层。本矿大青勘探孔共计 12 个，位于井田西翼 F79 断层上、下盘的W2、W3、W4 、W5、W6、W7 、W8 7 个大青孔现已无水。当时单孔最大涌水量也不超过 0.15m3/min。F11 F13 构造单元中的 W11、W3、W10、W13 孔，除 W2 孔因巷道不通无法观测外，W10 、W11、W13 涌水量均不超过 0.13m3/min，W9 孔最初即无水。另外在-190 水平伏青回风道掘进中曾揭露大青灰岩无水。在靠近小屯井田边界薛村矿三水平的东北正付巷穿越大青灰岩，涌水量共计 0.5m3/min。从总体来看，大青灰岩含水层水量小，补给条
39、件差，具有不均一性。其水质类型主要为 HCO3SO4-Na 型水，有硫化氢气味。该含水层由于受到小屯矿特有构造条件影响，与外界水力联系差，水位变化大，位于 W4大青孔水位是-45.0m，而 W10 孔水位则为-123.2m ，13 孔水位为-61.3m ，W11 孔，水位高达 76m。不同构造单元内富水性不同，处于封闭滞流的赋存状态，水量可以疏干。奥陶系灰岩含水层奥陶系灰岩为岩溶裂隙承压含水层，为煤系地层基底，平均厚 552m，分布稳定，岩溶裂隙发育，富水性强，水位标高 117120m，单孔涌水量最大达 3.5m3/min，平均为2.0m3/min。根据岩性变化和沉积特征可划分为三组八段，从勘
40、探孔和井下的十个奥灰孔分析，由于方解石脉充填作用，峰峰组八段灰岩泥质含量很高，可以作为相对隔水层；峰峰组七段为富水段，岩溶、裂隙发育，该段富水性变化有两个特点，一是随深度减弱，二是与构造有密切关系，总体上呈现井田南部富水性比北部强，中部比东西两侧富水性强。1996 年小屯矿进行了奥灰含水层放水试验，基本查清井田内奥灰的富水情况、水力联系、边界条件、径流条件、补给条件和排泄途径。由于特殊的地质条件，使得整个井田均高于四周矿井井田，且大青灰岩以上含水层均与外界失去联系，故边界大部分为隔水边界。通过奥灰放水试验证实，只有井田的西南与牛儿庄相邻处为透水边界(补给边界)，与薛村矿相邻的为透水边界(排泄边
41、界)。奥灰含水层的补给主要来自牛儿庄井田的深部奥灰水。从放水试验的水化学资料可以得出其补给量小、水质差。牛儿庄井田内奥灰含水层直接受到鼓山东麓由北至南奥灰强径流带的影响，其水质良好，而小屯矿奥灰水质较差，可见奥灰补给源与区域奥灰水联系性较弱。排泄途径为井田深部(技术边界处)，排泄中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 15 页量较小。整个井田的奥灰水基本处于半封闭状态，水力循环慢，水质差，区域奥灰水对其影响较小。（3）矿井充水因素及水文地质类型矿井充水水源小屯矿井田特定的地质条件，决定了井田处于东西两侧下降中间隆起的地垒构造之上，煤系地层各层灰岩(不包括奥灰)承压水没有广泛的补给联系和径流
42、条件，只有大煤老顶砂岩含水层为矿井主要充水水源，与石盒子砂岩含水层形成漏斗式下渗到大煤采空区而成为本矿井的充水特征。目前小屯井田正常涌水量 207m3/h， 最大涌水量 306m3/h。其水量构成主要为大煤，大煤采空区水占全矿涌水量的 75%，其它为野青采空区水、小煤窑水和顶、底板淋水，雨季矿井涌水量相对增大。矿井水文地质类型目前开采活动中，矿井主要水害类型有：老空水、老巷水、封闭不良的钻孔、小窑老空水、断层水。小屯矿主要开采煤层为大煤、野青、山青煤，回采后采空区均有不同程度的涌水，其中以大煤为主，水源来自于大煤老顶砂岩水和石盒子组砂岩水，该含水层受大气降雨补给明显，雨季相对增大。奥灰含水层作
43、为煤层基底的强含水层，虽然在井田内径流速度缓慢，但仍受到鼓山东翼方向奥灰水的补给。小屯井田内受采掘破坏或影响的含水层补给条件一般，有一定的补给水源。小屯井田正常涌水量 207 m3/h， 最大涌水量 306 m3/h。在日常采矿生产活动中，虽然受到老空水、老巷水、奥灰水等因素的影响，由于措施得力，杜绝了水害事故的发生。小屯井田的特殊地质条件决定其特有的水文地质条件，井田内野青灰岩、山伏青灰岩、小青灰岩、大青灰岩含水层，由于受到断层的切割和抬起，与外界基本失去了水力联系；井田内不同的水文单元中，水量、水压、水力条件联系极差，存在不均一性，对生产影响较小。小屯井田防治水主要对象是奥陶系灰岩地下水，
44、由于矿井长远规划中不涉及开采下组煤，故对奥灰水的防治工作只做一些补充勘探，比较简单、易行。综上所述，小屯井田的水文地质条件属于中等类型。（4）矿井涌水量预计小屯矿井田根据矿井实际揭露出的各煤层涌水量情况，涌水量预计正常为正常涌水量为 207 m3/h，最大涌水量为 306 m3/h。1.3 煤层特征1.3.1 煤层埋藏条件小屯井田煤层倾角在 5 度到 17 度左右，局部有 3 至 5 度，平均倾角 11 度，为近水平或倾斜煤层。其走向为 EW-WN 长度 3300m，倾向为 EN-WS 长度为 4250m。地层共含煤炭 14 层，可采 4 层。可采总厚度 10.97m，含煤系数 6.8%。（1
45、）太原组(C 3t)该组为本矿井主要含煤地层，含煤 10 层，可采者 3 层。中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 16 页该组主要为一套黑灰黑色泥岩、灰浅灰色砂质页岩、中细粒砂岩、石灰岩及煤组成。其中灰岩 47 层，自上而下为野青灰岩、山青灰岩、伏青灰岩、小青灰岩、大青灰岩、中青灰岩和下架灰岩，本区发育的只有野青灰岩、伏青灰岩、小青灰岩和大青灰岩。含煤 10 层，自上而下为一座煤(3)、野青煤(4)、山青小煤(5 上 、5)、山青煤(6) 、伏青煤(6 下 )、小青小煤 (7 上 )、小青煤 (7)、大青煤(8)、下架煤 (9)，其中小青煤、大青煤和下架煤为可采煤层。本组厚度 1101
46、25m，平均 120m，可采煤层总厚度 4.97m，含煤系数 6.1%。（2）山西组(P 1s)为主要含煤地层，上部由深灰灰色中粗砂岩和砂质页岩组成，下部以灰黑色砂质页岩为主，底部为一层分布稳定的灰色细砂岩。厚度 6070m ，平均 65m 左右，含煤13 层，大煤可采厚度 6.0m，为本区主要可采煤层，山西组含煤系数 8.2%。1.3.2 可采煤层特征、围岩性质本井田共含煤 1214 层，可采及大部分可采 4 层，分别为 2#(大煤)、7 #(小青)、8 #(大青)、9 #(下架 )，参见表 1-1。5 #煤(山青小煤)在大淑村井田为局部可采煤层，煤厚01.10m，平均 0.69m，5 勘探
47、线以东大多临近可采，现将各可采煤层特征分述如下：表 1-1 煤层情况一览表与上层之间距(m) 煤层厚度(m) 含夹石情况 顶底板岩性煤层名称 最大 最小 一般 最大 最小 平均 层数 厚度(m)顶板 底板煤层稳定性可采程度2#大煤 6.95 3.91 5.3130.030.20砂质泥岩砂质泥岩稳定全区可采7#小青 30 24 25 2.17 0.1 0.9 10.100.40石灰岩细砂岩不稳定局部可采8#大青 38 23 26 1.88 0.34 1.15石灰岩 泥岩稳定大部分可采9#下架 4 4 4 3.59 2.2 2.92230.050.30 泥岩砂质泥岩较稳定全区可采（1）2 #煤(大
48、煤)位于山西组下部，煤厚 46.95m，平均 6.0m，全区可采，为区内主要可采的稳定煤层，含夹矸 13 层，夹矸单层厚度 0.030.10m，煤层结构为： 0.5(0.05)3.4(0.15)1.4。本层直接顶板多为砂质页岩，局部顶板为中细粒砂岩。底板为砂质页岩。本层为小屯矿主要开采煤层，经过多年开采，井田范围内除村庄、井巷等煤柱外，剩余的可采储量仅百万余吨。本层下距 4#煤间距 3338m，平均 36m。（2）7 #煤(小煤)中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 第 17 页位于太原组中部，煤厚 0.102.17m，平均 0.90m，27 孔穿见层位，可采 10 孔，可采系数 37.0%
49、，煤厚变化无规律，含夹矸 1 层，厚度 0.100.40m ，为局部可采的不稳定煤层，目前尚未开采。煤层顶板为石灰岩，底板为细砂岩。下距 8#煤 2338m ，平均26m。（3）8 #煤(大青)位于太原组下部，煤厚 0.341.88m，平均 1.15m，33 孔穿见层位，可采 27 孔，可采系数 81.8%，结构简单，不含夹矸，为大部分可采的稳定煤层，受地下水的威胁，目前尚未开采。煤层顶板为大青灰岩，底板为泥岩，局部岩浆岩侵入本层。下距 9#煤间距4m。（4）9 #煤(下架)太原组底部的可采煤层，煤厚 2.203.59m，平均 2.92m，全区无不可采见煤点，结构复杂，普遍含 23 层夹矸，夹矸单层厚度 0
