1、本科生毕业设计 第 1 页目 录全套设计，扣 153893706一般部分1 井田概况及地质特征 51.1 矿区概况 51.2 井田地质特征 81.3 煤层及煤质 .182 井田开拓与开采 .222.1 井田境界及可采储量 222.1.1 井田境界 222.1.2 可采储量 252.1.4 矿井设计生产能力及服务年限 272.2 井田开拓 352.2.1 井田开拓的基本问题 .352.2.2 确定井筒形式、数目、位置及坐标地 .352.2.3 开采水平的确定及带区划分 .362.2.4 井口及工业场地位置的选择 362.3 矿井基本巷道 372.3.1 井筒 372.3.2 井底车场及硐室 .4
2、52.3.3 主要开拓巷道 .462.4.1 运输方式选择 502.4.2 矿车 512.4.3 辅助运输设备选型 532. 5 矿井提升 562.5.1 主副井提升设备 562.5.2 主斜井检修绞车 592.5.3 进风立井提升设备 593 采煤方法及采区巷道布置 .633.1 煤层地质特征 .633.1.1 带区位置 .63本科生毕业设计 第 2 页3.1.2 带区煤层特征 .633.1.3 煤层顶底板的岩石构造情况 633.1.4 水文地质 633.1.5 地质构造 633.1.6 地表情况 643.2 带区巷道布置及生产系统 .643.2.1 带区准备方式确定 643.2.2 带区巷
3、道布置 643.2.3 带区生产系统 653.2.4 带区巷道掘进方法 663.2.5 带区生产能力及采出率 663.3 采煤方法 673.3.1 带区煤层特征及地质条件 .673.3.2 确定采煤工艺方式 .683.3.3 回采工作面破煤、装煤方式及落煤、装煤机械 .683.3.4 工作面运煤方式及运煤机械 .693.3.5 工作面支护方式及支架选型 .703.3.6 采煤工艺 723.4 回采巷道布置 733.4.1 回采巷道布置方式 733.4.2 巷道掘进 754 矿井通风 .764.1 通风方式和通风系统的选择 764.1.1 通风方式 764.1.2 通风系统选择 764.1.3
4、矿井主要扇风机工作方式选择 764.1.4 带区通风系统的要求 774.1.5 工作面通风方式的选择 784.2 全矿所需风量 784.2.1 风量计算的标准 794.2.2 风量计算原则 794.2.3 按井下同时工作的最多人数计算 794.2.4 按采煤、掘进、硐室等处实际需风量计算 794.2.5 确定矿井所需总风量 824.3.1 容易时期的最大阻力路线(图 4.6、图 4.8)834.3.2 困难时期的最大阻力路线(图 4.7、图 4.9)844.3.3 计算矿井通风总阻力 884.3.4 计算矿井总风阻及总等积孔 924.4.1 计算两个时期通过主要通风机的风量 934.4.2 计
5、算两个时期的主要通风机风压 934.4.3 两个时期的设计工况点 944.4.4 选择主要通风机 944.4.5 选择电动机 965 矿井安全技术措施 .975.1 矿井瓦斯 .97本科生毕业设计 第 3 页5.1.1 瓦斯概况 975.1.2 瓦斯储量 .975.2 瓦斯抽放 .975.2.1 矿井年抽放量及抽放年限 975.2.2 抽放瓦斯方法 1045.2.3 抽放管路系统及抽放设备选型 1055.2.4 抽放瓦斯站 1105.2.5 安全 1125.2.6 抽放瓦斯的综合利用及评价 1145.3 矿井防灭火 .1155.3.1 概况 .1155.3.2 井下外因火灾防治及装备 1155
6、.4 事故预防及处理计划的编制 .1185.4.1 井下防爆及隔爆 .1185.4.2 井下火灾的预防和处理 .119矿井通风系统优化与设计 1221.矿井通风系统优化的意义 .1221 .2 我国矿井通风系统研究 1232 矿井通风系统改造与网络优化方法 1252. 1 矿井通风系统改造与网络优化的特点及基本要求 1252. 2 矿井通风系统优化方法 1262. 2. 1 矿井通风系统的内部优化 1262. 2. 2 矿井通风系统的外部优化 1313 矿井通风系统优化指标 1383. 1 矿井通风系统优化指标概述 1383. 2 矿井通风系统指标的意义及其计算 1393. 3 矿井通风系统优
7、化指标权值 144参考文献： 146外文原文 149中文译文 154致 谢 158本科生毕业设计 第 4 页一般部分本科生毕业设计 第 5 页1 井田概况及地质特征1.1 矿区概况一、交通位置矿井位于山西省寿阳县境内，隶属于山西新元煤炭有限责任公司，是阳泉矿区寿阳新区待开发的矿井之一。矿井工业场地距寿阳县城约 5km。在井田东北部有寿阳段王运煤铁路专用线；在井田东南部有石太铁路线，经寿阳车站可达全国各地。寿阳站至各大城市里程见表 1.1。表 1.1 寿阳站通往各大城市里程表地名 石家庄 北京 秦皇岛 连云港 上海 郑州 西安铁路 150 433 831 988 1416 562 732里程（k
8、m） 公路 160 485 750 1350 1750 570在井田北部有太原至旧关高速公路和 307 国道东西向通过，拟建的矿井工业场地紧邻 307 国道，交通十分方便。矿井交通位置详见图 1.1。二、地形地貌井田位于寿阳构造堆积盆地区，属黄土丘陵地貌。梁、峁发育，沟谷密集，多呈“U”型。地势西高东低，南高北低，最高点标高 1267m，位于西南部的燕子山，最低点标高 1050m，位于吴家崖村旁黄门街河床内，一般标高在 1100m 左右，最大高差 217m，相对高差一般为 40100m。井田内大面积被新生界红、黄土覆盖，仅在南部沿冲沟有少量基岩出露。本科生毕业设计 第 6 页矿井交通位置图 1
9、.1三、水系井田内河流属黄河流域汾河水系，主要河流有白马河、黄门街河及大照河，黄门街河和大照河均为白马河的支流。白马河自西向东南从井田北部流过，在芦家庄村汇入潇河。黄门街河自西南向东北流经井田，在黄门街村南汇入白马河。大照河在井田南部自西而东经大照村和冀家庄后向南汇入白马河。白马河平时流量较小，而黄门街河和大照河平时干涸，仅雨季有水，均属季节性河流。四、气象及地震情况井田地处黄土高原，气候干燥。气温昼夜变化较大，蒸发量为降雨量的 3.5 倍左右，属暖温带季风气候区域。（1）降水量：平均年降水量 505.41mm，多水年(1977 年)达806.2mm，少水年最低仅 235.3mm(1972 年
10、)。降水量主要集中于 78 月份，占全年降水量的 48%。（2）蒸发量：平均年蒸发量 1754.16mm，年最高达 2265.0mm，年最低为 1483.8mm(1990 年)。（3）气温：年平均气温为 7.6。一月份最冷，平均气温为-8.8，极本科生毕业设计 第 7 页端最 低 气 温 约 -26.2 。 七 月 份 最 热 ， 平 均 气 温 21.6 ， 极 端 最 高 气 温 为 35.7 。（4）风向及风速：风向夏季多为东南风，冬季为西北风。年平均风速2.48m/s，最大月平均 3.9m/s(1979 年 1 月)，最小月平均 1.0m/s(1988 年 9 月) 。（5）霜期及冻土
11、深度：初霜期在 9 月中旬，终霜期在次年 4 月，有时可延至 5 月，长达 78 个月之久，气候寒冷，故有“冷寿阳”之称。全年无霜期平均 148 天。最短 109 天，最长 192 天。最大冻土深度 1.1m。（6）地震根据中国地震动峰值加速度区划图本区动峰值加速度为 0.15g，地震烈度为七度区。五、 矿区工农业生产概况井田地处寿阳县，该县由于地属低山、丘陵地区，土地贫瘠，又受干旱影响，农业生产产量较低，一般亩产 200kg 左右。粮食植物以谷子、玉米、高粱、豆类为主，小麦次之，也产一定数量的油料等经济作物。随着经济改革的不断深入，农、林、牧、副业都有了一定程度的发展。矿区内工业有炼铁、水泥
12、、农机大修、石料、电力、纺织、副食加工等企业。六、煤田开发情况根据阳泉矿区总体部署，阳泉矿区划分为生产区、平昔区(续建区)和寿阳区( 新区 )三个区。生产区有四个矿井，即一矿、二矿、三矿和四矿。2000年各矿原煤产量分别为 3.46Mt、2.44Mt、1.23Mt，总计 7.13Mt。平昔区为续建区，有五矿（生产矿井）和六矿（待建矿井）两个矿井，2000 年五矿的原煤产量为 1.0Mt。寿阳区规划有七矿(本矿) 、八矿(南燕竹) 、九矿(于家庄 )、十矿( 七里河)四个矿井，建设规模为七矿 3.0Mt/a、八矿 2.4Mt/a、九矿 3.0Mt/a、十矿3.0Mt/a，总建设规模为 11.4M
13、t/a。本井田北部原规划有黄丹沟、段王、平头和平舒四个地方煤矿，其中平头和平舒两矿尚未开工建设，其余两个为县办矿。黄丹沟矿系由小窑逐渐发展起来的县办煤矿，现已被阳煤集团兼并，目前正在进行技术改造，将形成 0.9 Mt/a 的生产能力；段王煤矿设计生产能力 0.45 Mt/a，实际产量约 0.3Mt/a，开采煤层为 3、8、9 号。上述两个生产矿井开采强度较低，已采面积不大，且均位于浅部，其开采对本井田的开拓与开采无不良影响。本科生毕业设计 第 8 页七、水源和电源情况（1）水源条件根据中国煤田地质总局华盛水文地质勘察工程公司第三工程处编制的“山西省寿阳县白家庄水源地岩溶水供水水文地质勘探报告”
14、 ，在白家庄附近草沟背斜中段可建一个集中供水水源地，水量丰富，水质尚好，具有良好的开发前景，且已得到有关部门的批准，可作为矿井及矿区永久水源，水源可靠。（2）电源条件距矿井工业场地约 1km，有白家庄 220kV 变电站，220kV 变电站双回电源分别引自太原辛店变电站和阳泉附近的娘子关电厂。本矿井 110kV 两回电源引自白家庄 220kV 变电站，供电电源可靠。1.2 井田地质特征一、地质构造(一) 地层井田内大部为第四系黄土覆盖，局部零星有基岩出露。地层由老到新简述如下：1.奥陶系中统峰峰组(O 2f)为含煤建造基底，以深灰色、灰色厚层状石灰岩和白云质灰岩为主，中部夹有石膏层和浅灰色泥灰
15、岩。井田内钻孔揭露最大厚度为 149.91m。2.石炭系(C)(1) 中统本溪组(C 2b)：厚度 33.5073.14m，平均 55.17m，中、南部较厚，与峰峰组呈平行不整合接触。底部为 G 层铝土矿及山西式铁矿，其上由砂质泥岩夹砂岩、灰岩及煤线组成。灰岩 25 层，一般 3 层，第二层较为稳定，夹有粗粒石英砂岩及不稳定的煤线。本组属于泻湖堡岛环境沉积。(2) 上统太原组(C 3t)为主要含煤地层之一。厚度 112.21138.97m，平均 126.21m。其顶界为 K7砂岩的底面，与下伏地层呈整合接触。以 15 号煤层顶面或其相当层位、K4石灰岩顶面为界线，将太原组分为三段。下段：从 K
16、1砂岩底至 15 号煤层顶或其相当层位，厚度26.0865.85m，平均 41.63m。由石英砂岩、砂质泥岩、泥岩及 15、15 下及 16 号煤组成。15 号煤为主要可采煤层，15 下 号煤为局部可采煤层，16号煤为不可采煤层。本段属于堡岛泻湖、潮坪环境沉积。本科生毕业设计 第 9 页中段：从 15 号煤层顶至 K4石灰岩顶面，厚度 30.1068.53m，平均44.88m。由 K2 下 、K 2、K 3、K 4等 4 层石灰岩和 11、11 下 、12、13 及 13 下 号等 5 层煤以及砂岩、泥岩等组成。本段属于台地泻湖、潮坪环境沉积。上段：从 K4石灰岩顶面至 K7砂岩底，厚度 25
17、.3052.60m，平均39.70m。主要由灰灰黑色砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤层等组成。本段含煤 4 层，依次为 8、8 下 、9 上 和 9 号煤层，其中 9 号煤层为较稳定煤层，8号煤为不稳定煤层。本段属于三角洲环境沉积。3.二迭系(P)(1) 下统山西组(P 1s)：为井田内另一主要含煤地层，厚度38.6670.84m，平均 52.96m。其顶界为 K8砂岩的底面，由灰浅灰色中、细粒砂岩及深灰灰黑色砂质泥岩、泥岩和煤层组成。3 号煤属稳定煤层，6 号煤为不稳定煤层。3 号煤层上覆砂岩(K 8 下 砂岩)对其局部有冲刷。6 号煤层顶、底板常为铝质泥岩。本组属于过渡环境沉积。(2) 下统下石盒
18、子组(P 1x)：本组顶界为 K10砂岩之底。厚度114.09147.90m，平均 129.56m。以 K9砂岩将该组分为上、下两段。下段：由黄绿、灰绿、灰黑色砂质泥岩、泥岩与灰黄色中、细粒长石石英砂岩组成。该段属于三角洲环境沉积。上段：由灰黄、黄绿色中、粗粒长石石英砂岩、砂质泥岩组成。顶部有 13 层全井田基本稳定的铝质泥岩，俗称“桃花泥岩” 。本组属于河湖环境沉积。（3） 上统上石盒子组(P2s)：本组顶界为硅质岩的顶部即 K13 砂岩的底部。厚度 353.80438.45m，平均 383.34m。以 K12 砂岩将本组分为下、中两段。下段(P2s1)：K10 砂岩底界至 K12 砂岩底界
19、，厚 145.2187.88m，平均 170.02m。以黄绿、灰绿色细砂岩和灰绿、暗紫色砂质泥岩为主，夹黄褐、紫褐色泥岩。中、上段(P2s2+3)：底界为 K12 砂岩，厚 160.00258.00m，平均200.22m。由黄绿、暗紫色中、细砂岩与暗紫、黄褐、紫灰色砂质泥岩互层组成。(4) 上统石千峰组(P 2sh)：其顶界为 K14砂岩之底。出露于井田西南于家庄村和南部一带，厚度 100.00127.00m，平均 112.25m。岩性为暗紫色、黄绿色砂岩、砂质泥岩及泥岩。本组属于河湖环境沉积。4.中生界三迭系刘家沟组(T 1l)：出露于井田西南部及南部，井田内最大出露厚度仅 60m 左右。主
20、要由本科生毕业设计 第 10 页浅红色细粒长石砂岩组成，间夹薄层紫红、暗紫色砂质泥岩及粉砂岩。5.新生界(K 2)井田内发育第三系上新统及第四系，厚度 3.22110.68m。新生界在中部偏西及东部保存较厚，西南及南部保存较薄。一般分为砂土、亚砂土、亚粘土、粘土四种类型。与下伏基岩呈角度不整合接触。(1) 第三系上新统静乐组(N2j)：厚 010.03m，底部为砂石层，中上部为灰黄、鲜红、暗红色粘土、亚粘土。(2) 第四系下更新统泥河湾组(Q1n)、午城组(Q1w)：广泛分布于冲沟及半坡上。泥河湾组底部为粒径 210mm 砾石层及钙质结核，中、上部由黄灰色亚粘土、亚砂土夹泥灰岩薄层组成。午城组
21、由橙红色粘土、亚粘土夹红棕色古土壤数层组成。泥河湾组厚 024.34m，与下伏基岩呈不整合接触。午城组与泥河湾组呈整合接触，厚 08.54m。(3) 第四系中更新统离石组(Q2l)：广布于沟谷及两侧。由淡黄、淡红色亚粘土夹棕红色古土壤层组成。厚 047.44m。(4) 第四系上更新统马兰组(Q3m)：广布于梁、峁之上。主要由淡黄色亚砂土组成，厚 4.827.15m。(5) 第四系全新统(Q4)：主要分布于黄门街河、大照河及其支流河谷内，由淡灰色砂、砾石组成。厚 123m。井田地层综合柱状请见下图 1.2本科生毕业设计 第 11 页柱 状1:50 岩 性 描 述煤 层及 标志 层编 号层 厚(m
22、)平 均 煤 层 及标 志 层编 号 (m)最 大 -最 小界 系 统 组 段地 层 系 统二叠统下P1山西组 1s太原组C系炭石 上石炭统 3Ct三段C3t1段 3段C3t1二 2一水 文 地 质 特 征10.2-352-140.K8下 5-163.2304-5.640.-603450.-953660.-1508K70.5-19467380.-2648下 0.-148K60.3-178990.-5682K51.0-2368K41.5-483260.-1391下 860.72-160.5K3-612.7013下 -140.62-10.67K24-1.78K2下 0.37-5150.-7315下
23、 0.-543162160.-2861K10.8-297井 田 地 层 综 合 柱 状 图70.84-3652952.60-39768.53-01465.8-2043化 石 ： Stigmar sp根 座 属 Carplithus p.石 籽 属Clecitbrng 细 尖 芦 木由 灰 浅 灰 色 中 细 粒 砂 岩 及 深 灰 灰 黑 色 砂 质 泥 岩 ， 泥 岩 和 煤 组 成 。 3号 煤局 部 地 区 6号 煤 之 上 发 育 有 石 灰 岩 。 该 组 与 下 伏 地 层 呈 整 合 接 触 。为 稳 定 煤 层 ， 号 煤 为 不 稳 定 局 部 可 采 煤 层 。 3号 煤
24、之 上 砂 体 对 煤 层 有 冲 刷 ，K6砂 体 均 为 分 流 河 道 相 沉 积 。 K6砂 体 局 部 对 煤 层 有 冲 刷 。 41号 孔 K5砂 体 镜上 、 9等 4层 煤 中 ， 8号 煤 为 不 稳 定 局 部 可 采 煤 层 ， 9号 煤 为 较 稳 定 煤 层 。 ，由 灰 色 砂 岩 ， 深 灰 ， 灰 黑 色 砂 质 泥 岩 ， 泥 岩 ， 炭 质 泥 岩 及 煤 层 组 成 。 8、 下 、化 石 ： Pecoptris p栉 羊 齿 Stigmar ficodes 脐 根 座Cadncalis带 科 达下 鉴 定 ， 石 英 Q=7%， 长 石 F=15%，
25、岩 屑 R=5%， K6砂 体 镜 下 鉴 ： Q=9%，长 石 岩 屑 F+R 5。 底 部 菱 铁 矿 稳 定 。由 灰 色 砂 岩 、 深 灰 、 灰 黑 色 砂 质 泥 岩 、 泥 岩 、 深 灰 色 石 灰 岩 及 煤 层 组 成 ， 一般 灰 岩 共 4层 ， 自 下 而 上 有 K2下 、 、 K3、 4。 煤 层 自 上 而 下 编 号 为 1、下 、 12、 3、 1下 号 。 3， 4灰 岩 具 有 有 机 质 显 示 的 缝 合 线 构 造 ， 生物 碎 屑 呈 定 向 排 列 ， K2灰 岩 局 定 有 分 叉 ， 生 物 碎 屑 分 布 无 定 向 。 K2与 下灰
26、岩 间 发 育 有 凝 灰 质 砂 岩 。等 层 煤 ， 15号 煤 为 稳 定 可 采 煤 层 ， 15下 煤 层 为 不 稳 定 较 稳 定 的 局 部 可采 煤 层 ， 底 部 K砂 岩 成 熟 度 高 ， 次 圆 状 ， 分 选 好 ， 为 障 壁 岛 相 。由 灰 色 砂 岩 、 砂 质 泥 岩 、 泥 岩 及 煤 层 组 成 ， 煤 层 自 上 而 下 编 号 为 15、 下 、化 石 ： Stigmar ficodes 脐 根 座井 田 内 无 出 露 ， 含 水 层 主 要 由 K7和 3号 煤 上 K8下 砂 岩 组 成 ， 厚 度不 稳 定 ， 富 水 性 弱 ， 局 部
27、裂 隙 发育 地 段 富 水 性 强 ， 据 抽 水 试 验 资号 孔 单 位 涌 水 量 0.21L/sm，料 和 水 质 资 料 ， 34号 孔 抽 干 ， 46水 位 标 高 87m， 位 于 大 南沟 背 斜 轴 部 的 1号 孔 对 K8下 砂岩 与 下 石 盒 子 组 混 合 抽 水 试 验 ，单 位 涌 水 量 2.65L/sm（ 降 深 小 ，值 偏 大 ） ， 水 位 标 高 834.10m。水 质 类 型 为 HCONa型 ， 矿化 度 0.5g/L。本 组 井 田 内 无 出 露 ， 含 水 层 主要 由 K2下 、 、 K3、 4等 灰岩 组 成 ， 为 裂 隙 岩 溶
28、 含 水 。 一般 单 层 厚 度 13m， 其 富 水 性一 般 较 弱 ， 据 抽 水 试 验 资 料 ，25号 孔 抽 干 ， 46号 孔 单 位 涌水 量 也 仅 有 0.1L/sm。非 含 水 层 。水 位 标 高 978， 可 视 作化 石 ： Dictyolsu p.网 格 长 身 贝 Ozawneaglta 角 状 小 泽 蜓Rugosfuisp皱 壁 蜒 Schwaern bform 双 形 希 瓦 格 蜒 tpogthduselngatusGnel细 长 曲 颚 刺古生界Pz井田地层综合柱状见图 1.2本科生毕业设计 第 12 页(二) 地质构造本井田位于寿阳区中南部，基本
29、构造形态为一单斜，近东西走向，向南倾斜，倾角 421，一般小于 10。在此单斜基础上发育次一级的宽缓褶曲和一些短轴褶曲。较大的褶曲为位于井田西北部的大南沟背斜和蔡庄向斜以及井田东部的草沟背斜。井田内断层稀少，没有岩浆岩侵入的影响。综观井田构造应属于简单类略偏中等。井田内褶曲、断层和陷落柱见表 1.2、1.3、1.4。表 1.2 井田内主要褶曲特征表产状要素序号褶曲名称及性质 轴向 两翼倾角井田内延伸长度（m） 备注1 大南沟背斜 近 EW南翼 35。北翼 36。 7000位于井田西北部，为一两翼大致对称的向东南倾伏的陷伏背斜。2 彩庄向斜 SE南翼 46。北翼 23。 1500位于井田北部，与
30、大南沟背斜近平行，为一两翼不对称的向西北倾伏的陷伏向斜。3 草沟背斜 NNE 东翼 25。西翼 38。位于井田东部，为一两翼不对称的向南倾伏的陷伏背斜。表 1.3 井田内主要断层特征表序号断层名称 性质 走向 倾向倾角（度） 落差（m）延伸长度（m）备注1 F61 逆 NE NW 60 20 200成生于 C3t地层中，为层间断层2 F55 正 NNE NEE 75 10 120成生于 P1s地层中，为层间断层3 F65 6成生于 P1s地层中，为层间断层本科生毕业设计 第 13 页表 1.4 井田主要陷落柱特征表序号陷落柱名称 位置长轴（m）短轴（m）陷落柱高度（m） 陷落层位1 X18 井
31、田西部 35 25 不明 P2s2+3 地层2 X17 井田西部 25 15 不明 P2s2 地层二、瓦斯、煤尘、煤的自燃性及地温（一）瓦斯1、区域瓦斯概况寿阳区为一新区，生产矿井资料较少，从邻近的阳泉区生产资料分析，现采 3 号煤层均属高瓦斯矿井，煤与瓦斯突出也集中于 3 号煤层，突出形式主要为瓦斯喷出和煤与瓦斯的压出。从 1966 年至 1990 年，全局共发生突出、喷出达 3654 次之多，最大突出量 525t/次，最大瓦斯突出量17640m3/次，百吨以上突出有 21 次。2、矿井瓦斯根据煤炭科学研究总院抚顺分院 2003 年 11 月编制阳泉煤业（集团）有限责任公司新元煤矿矿井瓦斯危
32、险程度预测及工作面瓦斯治理措施 ，核定为高瓦斯矿井。根据地质报告预测，3 号、15 号煤层均有突出危险，3 号煤层尤为严重。井田内背向斜的轴部及倾伏端交汇处，煤层厚度变化大的部位及顶板冲刷区域等均是瓦斯突出的危险区段，两者或两者以上因素重合部位更为危险。（二）煤尘及煤的自燃性根据各煤层煤尘爆炸性试验结果表明，火焰长度 020mm，一般大于5mm；扑灭火 焰的岩粉量 040%，一般大于 15%。各煤层煤尘均有爆炸性危险。根据各煤层煤的自燃性试验结果，3、6 号煤不自燃；9 号煤以不自燃为主，少量为不易自燃；8、15 下 号煤为易自燃和不易自燃；15 号以不易自燃为主，少量为不自燃和易自燃。（三）
33、矿井地温本井田恒温带深度为 5060m，温度为 11。地温梯度为1.133.13/100m，平均 2.11/100m，属地温正常区。三、水文地质该井田处于娘子关泉域奥灰岩溶水的深循环弱径流区。本科生毕业设计 第 14 页（一）含水层1、中奥陶统石灰岩岩溶水含水层组井田内奥灰处于深埋区，一般埋深 700900m，最大埋深超过 1000m，由北往南埋深逐渐加大。本统分上、下马家沟组和峰峰组。上马家沟组为本统主要含水层，该组岩溶发育，富水性强，层厚 42.20m，单位涌水量为 5.30L/s.m，水位标高+610m。峰峰组主要由石灰岩、白云质灰岩和白云岩组成。该组岩溶发育程度低且不均衡，富水性弱，含
34、水层多以上部和中部的石灰岩为主，含水层厚14.95m，单位涌水量为 0.00857L/s.m，水位标高为+783.27m。2、石炭系上统太原组石灰岩溶隙及砂岩裂隙含水层组太原组含水层组主要由 K2 下 、K 2、K 3、K 4等石灰岩组成，其次为 K1灰岩和 K 5、K 6等砂岩。K 2 下 与 K4间距为 29.2068.53m ，平均 44.88m。本组石灰岩岩溶及裂隙均不发育，仅有少量溶隙和砂岩裂隙含水，为弱含水层。其单位涌水量为 0.02L/s.m，水位标高+775.16m。3、二迭系下统山西组砂岩裂隙含水层组山西组含水层主要有 K7、K8 下等砂岩组成。K7 砂岩平均厚 6.73m，
35、K8下砂岩平均厚 6.26m。本组单位涌水量为 0.028L/s.m，水位标高+799.49m，为弱富水性含水层。4、二迭系石盒子组、石千峰组、三迭系刘家沟组砂岩裂隙含水层组下石盒子组含水层主要由 K8 等砂岩组成。本组一般裂隙不发育，其单位涌水量为 2.65L/s.m(比实际偏大)，水位标高为 834.11m。总体上仍属弱富水性含水层。上石盒子组含水层主要由 K12 等砂岩组成。本组一般裂隙不发育，其单位涌水量为 0.0480.23L/s.m，水位标高+1050.92+1083.27m，属弱中等富水性含水层。石千峰组在沟谷中有出露，含风化裂隙水，流量均小于 1L/s，属弱富水性的含水层。刘家
36、沟组仅分布于大照村以西的南部边界地带，沟谷中有出露，含风化裂隙水，为弱含水层。5、第四系砂砾石层孔隙含水层更新统含水层主要由砂砾石层组成，为孔隙含水。根据水井抽水试验，涌水量可达 826.0m3/d，为较丰富含水层。全新统砂砾石层，主要分布于白马河及较大支流河谷中，接受大气降本科生毕业设计 第 15 页水或河水补给。单位涌水量为 0.088L/s.m，水位标高+1059.16m，属弱富水性的含水层。（二）隔水层奥陶系顶面至 15 号煤底板间的岩层，厚 81.53115.22m，平均95.45m，以泥质岩类为主，裂隙不发育，具有良好的隔水性能，对奥灰水进入煤系能起到阻碍作用。石炭、二迭系含水层间
37、均夹有较厚的泥质岩层，这些岩层均具有较好的隔水性能，可视为隔水层。（三）构造对地下水的控制大南沟背斜轴部地层裂隙较发育，为富水地段。蔡庄向斜轴部构成地下水汇水构造，但其水量有限。草沟背斜轴部岩石裂隙较发育。井田内地表未发现有断层。钻孔揭露的 F64 逆断层，推断为隔水断层。井田内地表发现的 X17、X18 两个陷落柱，根据钻孔揭露情况，推断陷落柱一般不含水。（四）地下水补给、径流、排泄条件 大气降水是井田内地下水的主要补给来源。地下水类型主要为承压水，潜水分布很有限。承压水补给条件除奥灰水较好外，其余都不好。井田奥灰水属娘子关泉域，处于娘子关泉域的深循环弱径流区，井田北部奥灰水径流条件较好，井
38、田南部因资料缺乏，无法确定。奥灰水总的排泄区为娘子关泉。石炭二迭系含水层的承压水，受岩溶、裂隙发育程度的控制，其径流、排泄条件都比较差。基岩风化带裂隙水及第四系砂砾石孔隙水，径流条件相对较好，排泄途径也较多，可以通过泉、地面蒸发和人工采水等方式排泄。（五）井田水文地质类型井田矿床水文地质类型可划分为两类：山西组煤主要为第二类第一型，即水文地质条件简单的顶板间接充水的裂隙充水矿床；太原组煤为第三类第一亚类第一型，即水文地质条件简单的顶板间接充水的以溶蚀裂隙为主的岩溶充水矿床。（六）充水因素分析1、邻近矿井充水条件井田内无老窑和生产矿井分布，在井田北部的煤层埋藏浅部有 10 多个生产矿井，大部分矿
39、井的充水含水层为煤层上方的砂岩或石灰岩含水层，段王矿、黄丹沟矿和石门矿有基岩风化带裂隙水进入。北河坡矿、宗艾矿、蔡家堡矿和百僧庄矿遇小规模陷落和断层，陷落和断层内均基本不含水。本科生毕业设计 第 16 页百僧庄矿大巷在河床下 130m 左右通过，冲积层水对矿井影响极小。2、矿井充水因素分析根据计算资料，3 号煤采后导水裂隙带波及不到地表水、全新统孔隙水和基岩裂隙水，因此 3 号煤矿床的主要充水含水层为其上覆 K8 下砂岩及下石盒子组砂岩裂隙含水层。9 号煤矿床的主要充水含水层为 K4 石灰岩和 K5、K6、K7 等砂岩，它们分别通过底板采动裂隙和冒落产生的导水裂隙进入矿坑。太原组含水层水位标高
40、约 775m，9 号煤在 280m 以上，9 号煤底板承受的水压最高可达5Mpa，突水系数最高可达 0.25Mpa/m，大于正常临界突水系数 0.15，因此，太原组灰岩水有可能在高压下沿薄弱带进入矿井，但由于含水层富水性差，其进水量很小，对采矿影响不大。15 号煤以其上覆石灰岩为主要充水含水层，峰峰组含水层对 15 号煤矿床突水系数为 0.0400.077 Mpa/m，马家沟组含水层对 15 号煤矿床突水系数为 0.010.056 Mpa/m，均远小于正常块段的临界突水系数 0.15，对采矿无影响。需要指出，矿井突水受多种因素影响，单纯以突水系数来预测，有其局限性，生产过程中需根据具体情况，预
41、测突水的可能性，以采取防范措施。根据已有资料和邻近矿井资料，井田内的断层及陷落柱对矿床充水影响不大。需要指出，随着矿床的开采，矿体周围的水文地质条件不断地发生变化，因此需要在生产过程中加强预防。（七）矿井涌水量根据阳煤集团对黄丹沟矿井生产资料的调查结论，矿井正常涌水量680m3/h，最大涌水量 1000m3/h。四、其它有益矿产井田内除埋藏着丰富的煤炭资源外，还赋存有一些其它矿产，简述如下：1、铝土岩主要为本溪组底部之 G 层铝土，厚 0.8219.82m，平均 9.93m，Al2O3含量 17.7149.53%，平均 33.82%；SiO2 含量 29.0561.20%,平均为40.60%；
42、铝硅比值为 0.83，未达工业品位。其次为下石盒子组顶部的铝质泥岩，俗称“桃花泥岩” ，井田内有13 层，厚 2.0014.48m, Al2O3 含量 20.8122.00%，无开采利用价值。本科生毕业设计 第 17 页2、铁矿主要为山西式铁矿，产于本溪组底部，奥陶系风化面之上，呈鸡窝状分布，极不稳定，厚 04.5m，平均 0.79m，为黄铁矿与铝土混生体，Fe2O3 含量 7.0851.52%，平均 31.37%。St 含量 5.3033.82%，平均17.58%，含硫品位可达级工业指标，因分布极不稳定，品位变化大，埋藏深，无开采利用价值。3、石灰岩赋存于奥陶系、石炭系本溪组和太原组，以奥陶
43、系石灰岩为主，CaO 含量 31.3149.16%，平均 43.67%；MgO 含量 0.374.43%，平均1.97%；SiO2 含量 1.0017.55%,平均为 6.29%。可以用作水泥原料、煅烧石灰及建筑材料，限于其埋藏较深，难以开采利用。4、石膏赋存于奥陶系中统峰峰组的下部，厚度不大，CaO 含量28.4832.24%，平均 30.36%；MgO 含量 4.445.36%，平均 4.90%；SiO2含量 8.7011.75%,平均为 10.23%。品位较低，又因埋藏较深，不易开采，无经济价值。5、粘土产于第四系中，分布广泛，是当地居民用来烧制砖瓦的天然原料。6、煤中稀散元素各主要可采
44、煤层中锗、镓、铀、钍、钒含量最大值均达不到工业品位。五、地质勘探程度及存在问题1、 地质勘探及报告的编制情况井田地质勘探由两部分组成，一部分为 1988 年完成的详查地质报告，一部分为 1992 年完成的精查地质报告，详查地质报告已得到了行业管理部门的批准，精查地质报告 1993 年 1 月山西省矿产储量委员会以晋储决字(1992)17 号审批通过。为了完善矿井地质报告，阳煤集团 2002 年 12 月完成了矿产资源储量核实报告，国土资源部以国土资储备字（2003）17 号文予以备案证明。2、勘探程度评述该项目地质勘查工作的类型确定正确，手段选择基本合适，工程布置较合理，各项工程质量良好，内容
45、齐全，勘探基本网度控制合理，可以满足设计的要求。3、地质构造对开采影响的评价本科生毕业设计 第 18 页井田基本构造形态为单斜，在此基础上发育有宽缓褶曲和短轴褶曲，断层稀少，属简单略偏中等，对机械化开采比较有利。4、煤层对比的可靠性、稳定性分析及对开采的影响本井田主要含煤地层沉积稳定，旋回结构明显，标志层及煤层本身特征突出，主要可采煤层可采边界规则，厚度变化规律明显，对比可靠，稳定可采，对开采无不良影响。5、地质储量的复核、验算；高级储量的范围、储量是否满足设计的要求储量计算方法正确，各项参数的选择符合有关规范规定，级别划分合理，精度符合各级别一般要求，高级储量比例符合规范、设计的要求。6、水
46、文地质、瓦斯等级、煤质分析等资料的精确程度，及对开采的影响查明了本区的水文地质条件，确定了水文地质类型，分析了充水因素，预测了矿井涌水量，落实了供水水源地。资料比较准确，对开采影响不大。详细了解了各主要可采煤层的瓦斯情况，但对瓦斯的主要参数了解不多，对开采影响较大。煤质分析基本可靠，对开采影响不大。7、地质资料存在的问题及应补充勘探工作的建议（1）本矿井为高瓦斯矿井，瓦斯问题直接影响矿井生产。因此对井田内的瓦斯赋存情况，还需进行补充研究，以便准确地确定瓦斯参数，为瓦斯抽放和矿井通风提供可靠的设计依据。（2）井田重新划分后，韩庄井田范围有所扩大，扩大部分的勘探程度为详查，需尽快安排扩大部分的补钻
47、工作和对首采区的地震勘探工作。（3）全区水文地质条件简单，但在建设和生产中应加强对断层、陷落柱导水性的研究，并制定措施，以防突发水灾。1.3 煤层及煤质一、煤层井田内含煤地层为石炭系上统太原组和二迭系下统山西组，地层总厚平均为 179.17m，含煤 18 层，平均总厚 13.81m，含煤系数为 7.7%。可采煤层有 3、6、8、9、15、15 下 号六层(其中 3、6 号煤层为山西组，8、9、15、15 下 号煤层为太原组)，平均总厚度 11.73m，可采含煤系数为6.5%。其中 3 号煤是山西组的主要可采煤层，也是最上一层可采煤层，是本科生毕业设计 第 19 页初期开采的主要对象；15 号煤
48、是太原组的主要可采煤层。各可采煤层分述如下：1、3 号煤：位于山西组中部，上距下石盒子组“桃花泥岩”130m 左右，K8砂岩 30m 左右。全井田仅西部边界附近的 1、2 号孔为不可采点，不可采范围约 6.4km2，其余均稳定可采，见煤点厚 0.406.08m，平均 4.64m；结构简单，一般含一层泥岩夹矸。煤层由西向东由薄变厚，又渐趋变薄，以中厚煤层为主。本层基本属于全井田稳定可采煤层。其顶板为砂质泥岩、泥岩，局部为中、细粒砂岩；底板为砂质 泥岩，局部为细、粉砂岩。2、6 号煤：位于山西组底部，上距 3 号煤 20m 左右，下距 K7砂岩 2m左右。局部可采，属不稳定煤层。煤厚 0.151.
49、5m，平均 0.76m。其顶板为砂质泥岩，局部为中、细粒砂岩；底板为炭质泥岩，局部为砂质泥岩、细粒砂岩。3、8 号煤：位于太原组顶部，K 7砂岩下 6m 左右，9 号煤上 12m 左右，煤厚 0.102.64m，平均 0.87m。局部可采，属不稳定煤层。顶板为泥岩、砂质泥岩，局部为炭质泥岩；底板为砂质泥岩，局部为炭质泥岩、粉砂岩。4、9 号煤：位于太原组上部，K 5砂岩上 4m 左右。煤厚 0.105.68m，平均 2.29m。属大部可采的较稳定煤层。其顶板为泥岩、砂质泥岩，局部为中粒砂岩；底板为砂质泥岩，局部为细、粉砂岩。5、15 号煤：位于太原组下部，K 2 下 石灰岩为其直接顶板。全井田仅东部变薄尖灭，其余范围均稳定可采。煤厚 0.277.33m，平均 3
