1、本 科 生 毕 业 设 计姓 名： 学 号：学 院： 应用技术学院 专 业： 安全 04-2 班 设计题目： 平煤二矿 150 万 t 新井设计 专 题： 平煤二矿庚组煤开采地下水防治技术指导教师： 职 称： 副教授 2008 年 6 月 毕业设计任务书学院 应用技术学院 专业年级 安全 04-2 班 学生姓名 任 务 下 达 日 期 ： 2008 年 1 月 11 日毕业设计日期：2007 年 3 月 16 日至 2007 年 6 月 15 日毕业设计题目：平煤二矿 150 万 t 新井设计毕业设计专题题目：平煤二矿庚组煤开采地下水防治技术毕业设计主要内容和要求：按安全工程毕业设计大纲要求，
2、完成平煤集团二矿 150万吨新井设计。专题为平煤二矿庚组煤开采地下水防治技术，翻译为 3000 字符的英译汉文章。全套设计，联系 153893706院长签字： 指导教师签字：毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字：年 月 日毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存
3、在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字：年 月 日毕业设计答辩及综合成绩答 辩 情 况回 答 问 题提 出 问 题 正 确基 本正 确有 一般 性错 误有 原则 性错 误没 有回 答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分是平煤二矿 150 万吨新井设计。全篇共分五章：矿井概述及井田地质特征、井田开拓、采煤方法及采区巷道布置、矿井通风与矿井安全技术措施。平煤二矿位于河南省平顶山市。矿井总面积为 10.68m2。主采煤层为己 15、己 17、庚 2
4、0煤。厚度分别为 3.5m，3.2m，5.7m。己 15、己 17煤层相距 23.3m，己 17、庚 20煤层相距 62.21m。煤层倾角平均为 7 度。矿井工业储量为181.47Mt，可采储量为 137.92Mt。矿井设计年生产能力为 1.5Mt，服务年限为66 年。矿井正常涌水量为 172.49m3/h。矿井瓦斯绝对涌出量为 1.254 m3/min，此矿井为低瓦斯矿井。矿井采用“三八”工作制。矿井开拓方式为单水平开拓。主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。采煤方法为走向长壁综合机械化开采，工作面长为 188m。矿井设置一个生产工作面和一个备用工作面。采用可伸缩式胶带输送机运煤，采用矿车运输
5、物料等。矿井服务年限内采用中央分列式通风。专题部分介绍了平煤二矿庚组煤开采地下水防治技术。翻译部分题目为“ The Features and Prevention of the Gas Pouring from the Breaking Coal-bed of the Comprehensively Mechanized Mining Face”，对综放工作面瓦斯涌出特点的进行了分析。关键词：工业储量；立井开拓；采煤方法；走向长壁综合机械化开采；矿井通风 防治水ABSTRACTThis design consists three parts: the general part, the spe
6、cial part and the translated part. The general part is a new design for Pingmei Er colliery, and its throughput is 1.5Mt per year. It contains ten chapters: summarize of the mine field geological character, the mine boundary and reserves, designing throughput、labor system and serving years of the mi
7、ne, mining field deploitation, the preparing manners, disposal of laneway in mining area , the excavating coal method,transportation of underground, mine lifting and transportation, mine ventilation and safety, and the economic and technologic index of the mine.The Pingmei Er colliery located in Pin
8、gdingshan, Henan Province. The total area of the mine is 11.6 km2. The main exploitation coal seams are 15, 17 and 20. The thickness of 15# coal is 3.5 meters; 17# coal is 3.2 meters;20# coal is 5.7meters. The distance between 17# and 15# coal seams is 23.3meters，17# and 15# coal seams is 62.21meter
9、s. The average obliquity of the coal seams is 7 degrees. The industry reserves of the mine field are 189.9 Mt and the accessible reserves of the minefield are 144.37Mt. The design production capacity is 1500 Kt per year. The service life is 69 years. The normal effusing water of mine is 172.49m3/h o
10、n average. The comparative effusing of gas is 1.254 m3/min, so it is a low gassy mine.the 15# and 17# coal seams has no spontaneous combustion tendency.The labor system of the mine is “three-eight“. The deploitation manner is shafts with one levels .The main shaft uses skip hoisting and the auxiliar
11、y shaft adopts cage hoisting. The mining method of the mine is fully-mechanized face with longwall in the strike; the length of the longwall face is 188 m.There is one working face in the mine, and the other is for preparation. Flexible belt conveyor is used in the coal transportation. The materials
12、 and refuse are transported by tramcars tons in the ancillary transportation. The method of mine ventilation in this shift is Central march-past ventilation throughout the severice life. The special part mainly introduces THE KEY TECHNIQUE IN INPROVEING SHAFT HOISTING CAPACITY FOR LARGE COAL MINE. .
13、The translation part mainly introduces theory and application of safety monitor mystem about SUDDEN ROCK FAILURES IN MINING COAL SEAMS OF THE KIZEL BASIN”Keywords: industry reserve， vertical shaft development， labor system， mining method， fully-mechanized face with longwall in the strike，method of m
14、ine ventilation目 录1 矿井概述及井田地质特征 .11.1 矿区概述 11.2 井田地质特征 .21.3 煤层特征 .92 井田开拓 .112.1 井田境界及可采储量 122.2 井田开拓的基本问题 152.3 基本巷道 233 采煤方法及采区巷道布置 .333.1 煤层的地质特征 333.2 采区巷道布置及生产系统 333.3 采煤工艺方式 364 矿井通风 .424.1 矿井通风系统选择 .424.2 采区通风 .454.3 掘进通风 .494.4 矿井所需风量 .524.5 矿井通风阻力 .534.6 选择矿井通风设备 .574.7 矿井反风措施及装置 .614.7.1
15、矿井反风的目的及意义 614.7.2 对反风、风硐的基本要求 .614.7.3 矿井反风的方法及反风装置 614.7.4 区域性反风和局部反风 624.8 矿井通风费用概算 624.8.1 主要通风机运转耗电量 624.8.2 局扇的总耗电量 .624.8.3 吨煤耗电量 .624.8.4 吨煤通风电费 .624.8.5 其它通风费用 .634.9 防止特殊灾害的安全措施 .634.9.1 瓦斯灾害防治 634.9.2 水灾防治措施 634.9.3 火灾防治措施 645 矿井安全技术措施 645.1 事故期间通风方法 .655.2 处理事故的措施 .665.3 灭火方法 .665.3.1 挖除
16、可燃物 665.3.2 降低燃烧物温度 675.4 防火灌浆系统及参数 .68平煤二矿庚组煤开采地下水防治技术 741 矿井概况及水文地质 .741.1 矿井概况 .741.2 矿井水文地质条件 .751.2.1 矿区主要含水层特征 751.2.2 矿区主要隔水层 .761.2.3 地下水的补给、径流、与排泄条件 771.2.4 地下水动态特征 .771.3 矿井存在的水文地质问题 .782 矿井水害分析 802.1 矿井水害情况的历史统计分析 .802.2 矿井充水水源及其特征 .822.3 矿井涌水量预测和计算 .832.4 突水理论研究 .842.4.1 水压影响的研究 842.4.2
17、煤层底板突水系数理论 842.4.3 煤层底板突水的下三带理论 852.5 底板突水分析 .852.5.1 底板突水过程 852.5.2 断层、裂隙引起底板突水 862.5.3 完整底板破坏引起的突水 872.6 矿井突水恢复 .882.6.1 突水技术工作 882.6.2 淹没矿井恢复方法 883 矿井防治水方案 893.1.疏水降压 893.1.1.疏水降压可行性分析 .893.1.2.疏水降压方案设计 .913.1.3.疏水降压的配套措施 .933.2 带压开采技术 .943.3 安全措施 .964 工作面防治水措施 .1004.1.掘进工作面防治水工程 1004.2 采煤工作面防治水工
18、程 .1004.3 工作面水害预测与防探水 .1004.4 其他防治水措施 .100英语原文 101中文译文 106参考文献 109致 谢 110一般部分中国矿业大学 2008 界本科毕业设计说明书 第 1 页1 矿井概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 矿井地理位置、地形特点和交通条件概述二矿南距平顶山市火车站约 4 公里，由该站往东至孟庙火车站约 70 公里与京广线相接，向西至宝丰火车站约 28 公里与焦枝线相接。煤矿专用铁路通过矿内与国铁接轨。矿区公路网与河南省主要公路连接，交通十分便利。平顶山矿区处于低山丘陵向平原过渡的地带，地面海拔标高 200500m，呈西北高、南东低的地势
19、，地面相应位置为落凫山脊及南坡，为南北分水岭，河流属于淮河水系，主要河流有沙河和汝河，发源于伏牛山东，自西向东分别流经煤田的南部和北部，并于东部的马湾附近汇合。地面重要建筑物有平顶山电视台落凫山转播塔、油库、村庄等。1.1.2 矿区气象水文本矿区属于南温带季风区半干旱性气候，具有长江流域的过渡性质，而又图 1-1-1 平煤二矿交通位置图中国矿业大学 2008 界本科毕业设计说明书 第 2 页接近北方气候，总特点是入冬较晚，而回春均较早，冬季干燥，夏季多雨，降水表现为集中度高，年变化大，形成春季易旱，盛夏易涝的气候特点，年平均降雨量为 736.7mm，年最大降水量为 1323.66 mm，年最小
20、降水量为 373.9 mm。年平均气温 14.9，年最高气温 42.6，年最低气温-18.8，年平均降雨量794.6mm，多年平均蒸发量为 2097 mm，年最高蒸发量为 2742.4 mm。全年风向频率多为东南偏东风，四季风向变化较大，春季多东南风，秋季多偏北风，年平均风速 4.2m/s，最大风速 23m/s。矿区发育有季节性冲沟，无常年流水，仅有一条南北通向平顶山市中心湛河的清水河，位于井田的西部边界。1.2井田地质特征1.2.1 井田地形地势以及井田的勘探程度（1） 地形与地势：平顶山矿区处于低山丘陵向平原过渡的地带，地面海拔标高 130460m，呈西北高、南东低的地势，地面相应位置为落
21、凫山脊及南坡，为南北分水岭，河流属于淮河水系，主要河流有沙河和汝河，发源于伏牛山东，自西向东分别流经煤田的南部和北部，并于东部的马湾附近汇合。（2）井田的勘探程度：全区经过普查、详查、精查勘探及使用综合勘探的精查补充勘探后，使完成勘探线 7 条，平均间隔 500m；钻孔 60 个。根据勘探情况，矿区的地质条件已基本清楚。1.2.2 井田煤系地层概述（见图 1-2-1 地质综合柱状图）井田位于平顶山煤田中部，井田范围内基本为由南向北倾斜的单斜构造，井田内出露的地层有：寒武系，石炭系、二叠系、第三系、第四系。其中井田内含煤地层有太原组、山西组、下石盒子组和上石盒子组的下段。煤系下伏地层为石炭系本溪
22、组的铝土泥岩。上覆地层为上石盒子组上段的平顶山砂岩。含煤总厚度为 30.7241.21m，可采总厚 18m 左右。含煤地层中泥岩、页岩和细碎屑岩所占比例较大，储气性较好。现将区内含煤地层分述如下：1 煤系下伏地层寒武系（）（1）中统徐庄组（2x）下部灰、青灰色中厚层状泥质条带灰岩、白云质灰岩、鲕状白云质灰岩与黄绿色砂质泥岩，底部为褐色海绿石石英细砂岩；中部灰深灰色中层状泥质条带白云质灰岩，鲕状白云质灰岩与黄绿色砂质泥岩互层；上部为灰深灰色厚层状灰岩，间夹绿色页岩、鲕状灰岩、致密灰岩及含海绿石砂岩、灰岩。厚50250m。中国矿业大学 2008 界本科毕业设计说明书 第 3 页图 1-2-1 山西
23、组层状图 中国矿业大学 2008 界本科毕业设计说明书 第 4 页（2）中统张夏组（2Zh）下部为灰深灰色厚层鲕状灰岩，间夹致密块状灰岩、泥质条带灰岩、豆状灰岩；上部为深灰色厚层状白云质灰岩、具不明显鲕状灰岩。厚 60220m。（3）上统固山组（3g）灰深灰色厚层状白云质灰岩，具不明显细鲕状结构，顶部风化后呈灰黑色，产三叶虫化石。钻孔揭露厚度50m。2 石炭系上统太原组（C3t）为含煤地层第一含煤段，底界以铝土泥岩与下伏地层成平行不整合接触。顶界止于本组 L1 灰岩顶面或泥灰岩之上的黑色海相泥岩之顶。厚度 4780m，平均厚 66.28m。由煤层、灰岩、泥岩、砂质泥岩及砂岩组成。含灰岩 411
24、 层，常见 7 层；含煤 513 层，其中煤层可采。绝大多数灰岩构成煤层的直接顶板。依据岩性组和特征可划分为四段，即：底部铝土泥岩段；下部灰岩段；中部砂泥岩段和上部灰岩段。（1）底部铝土泥岩段：厚 3.812.2m，平均厚 5.53m。由浅灰色乳白色铝土泥岩组成，具豆状及鲕状结构；下部夹紫褐色斑块，含黄铁矿集合体及大量黄铁矿结核，局部地段硫铁矿富集。铝土泥岩品位差，价值不大，显然系风化富集而成。（2）下部灰岩段：厚 1434m，平均 20.69m。由四层浅灰深灰色生物碎屑泥晶灰岩间夹砂质泥岩和煤层组成。含煤 35 层，其中煤层沉积较稳定，厚度均达可采。L6 灰岩横向分布较稳定，含燧石结核，为煤
25、直接顶板。L9 和 L10灰岩沉积不稳定，局部相变为泥灰岩和黑色砂质泥岩。灰岩中盛产动物化石，一蜓科居首，珊瑚、腕足类、海百合，苔藓虫及孔虫次之。（3）中部砂泥岩段：厚 1653m，平均厚 28.83m。在本区不十分发育。有灰深灰色砂质泥岩、中细粒砂质及不稳定的生物碎屑灰岩和 24 层极不稳定薄煤层组成。砂岩层面上富含白云母碎片，泥岩中含完整植物化石。（4）上部灰岩段：厚 3.520.00m，平均厚 11.23m。由 14 层深灰色生物碎屑泥晶灰岩、砂质泥岩、细粒石英砂岩及 13 层不稳定薄煤层组成。L3 和 L4 灰岩常合并出现，含大量燧石结核及燧石条带。L1 灰岩极不稳定，有时相变为泥灰岩
26、或砂质泥岩，其顶界构成太原组与山西组分界。灰岩中含蜓科、海百合茎、介形虫、腕足类等动物化石。砂质泥岩及砂岩中含动物化石。鉴于上述化石组合，本区太原组相当华北聚煤盆地北带和中带的中上部。上下两段以灰岩为主，而中段砂质泥岩居首，与北、中带不同。其生物组合和岩性面貌都与豫东两淮煤田相似，体现了华北聚煤盆地南带的特征。3 二叠系（P）中国矿业大学 2008 界本科毕业设计说明书 第 5 页（1）下统（P1）山西组（P11）：厚 80119m，平均厚 93.70m。 1山西组地层与下伏太原组地层连续沉积，为石炭二叠系含煤地层第二含煤层。下部由深灰黑色砂岩和泥岩、砂质泥岩及细中粒石英砂岩和煤层等组成。以大
27、占砂岩为界，山西组分为上、下两部分：部主要由灰色、深灰色泥岩、砂质泥岩、细砂岩和煤组成。含煤 34 层,从下至上为己 17、己 16、己 15、己 14煤层。己 17煤层的底板由深灰灰黑色泥岩及浅灰色砂岩组成。己煤层底板砂岩主要分布在井田的东部,其厚度向东有增厚的趋势。己 16煤层顶板为深灰色砂质泥岩,含豆状、瘤状菱铁矿结核及星点状黄铁矿,泥质鲕粒。该砂岩具水平层理、波状层理、压扁状层理、透镜状层理、羽状交错层理。以上沉积特征显示,该段地层是潮坪沉积环境的产物。山西组上部自下而上有大占砂岩、香炭砂岩和小紫泥岩为其标志层。大占砂岩为灰色细中粒长石砂岩，以泥质及钙质胶结，层面上有大量的白云母片为其
28、特征，发育楔形交错层理和羽状交错层理，是受潮汐影响的三角洲沉积体系的产物；香炭砂岩为灰灰白色中厚层状、细粗粒长石石英砂岩，碎屑颗粒分选性和磨圆度均较好，硅质及硅质胶结，具槽状和板状交错层理，属三角洲体系分流河道的沉积物。下石盒子组（P12）：总厚 252365m，平均厚 308.67m。 2依据岩性和含煤特征分为戊、丁、丙煤段：a 戊段煤（P12-1）：厚 121160m，平均厚 142.11m。由深灰色泥岩、砂质泥岩、砂岩和灰灰白色细中粒砂岩及煤层等组成。含煤 59 层，可采 2 层。戊 10 煤与戊 8 煤层全区普遍沉积发育，为本区主要可采煤层。戊 10 煤层常与戊 9 煤层分叉合并，其它
29、诸煤层为不稳定的薄煤或炭质泥岩。总的趋势由西往东煤层层数逐渐增多。本段底界为砂锅窑砂岩，厚度 1.228m，一般 15m 左右，灰白色到浅灰色，顶部略带绿色，厚层状，中粗粒砂岩，由下向上粒度变细，底部含有泥砾及泥质包体，与下伏地层冲刷接触。其上为大紫泥岩，由紫色斑块泥岩、灰绿色粉砂质泥岩组成，厚 25m 左右，紫色泥岩具有明显的鲕状及豆状结构和斑块、团块状构造，常夹有灰绿色少量紫斑、黑斑的砂岩。b 丁段煤（P12-2）:厚度 6194m，平均厚 75.23m。灰深灰色砂质泥岩、砂岩及灰白色、浅灰色中细粒石英砂岩、长石岩屑石英砂岩和煤层组成。含煤 39 层，其中丁 6 煤为本区主要可采煤层之一。
30、其平均厚度 2.81m，伪顶为灰深灰色砂质泥岩或泥岩，伪底伪深灰色砂质泥岩或炭质泥岩。煤段的上、下均具紫斑泥岩，并富含菱铁质细鲕粒。c 丙段煤（P12-3）：厚度 70.50110.50m，平均厚 91.33m。深灰色砂质泥岩、泥岩及浅灰灰白色细至中粒长石岩屑石英砂岩和煤层组成。含煤 25 层，其中丙 3 煤层沉积稳定，普遍发育，除 4345 勘探线中国矿业大学 2008 界本科毕业设计说明书 第 6 页之间及 29 勘探线以东地段相变为炭质泥岩或尖灭外，其余地段均可采。煤段上、下部泥岩中常见紫斑，并含有菱铁枝鲕粒。其顶界止于田家沟砂岩（K8）之底，生产动、植物化石。(2) 上统（P2）上石盒
31、子组（P21） 1该组厚度 246370m，平均厚 316.29m。岩性为灰色、绿黄色泥岩与砂岩互层，夹砂岩多层，砂岩为细中粗粒石英砂岩，中粒岩屑及石砂岩等。主要含薄煤 1025 层，煤层基本都不可采，底界为田家沟砂岩。其中部含海绵骨针化石的硅质泥岩三层。盛产动物化石。平顶山组（P22）：厚度 109.23134.95m，平均厚 121.57m。 2近于东西方向展布，覆盖于矿区。岩性坚硬，硅质胶结，不易风化，形成平行于地层走向的第二排山脊，常以独特的单面山地貌出露，为填图的良好宏观标志。本区平顶山、落凫山等低山即为本组组成。平顶山砂岩为灰白色或浅肉红色，巨厚层状，中粗粒长石石英砂岩。矿物成分单
32、纯，主要为石英（含量 7080）和长石（含量 2030） ，并由电气石、镐石、磷灰石等。粒径 0.51.00mm 为主。中上部夹灰绿色、绿黄色粉细砂岩及砂质泥岩，并含少量植物化石碎屑，底界常有 0.20.3m 铁质透镜体或薄层，在剖面上，粒度具有自下而上变细的规律。磨圆度较好，部分为次棱角状。岩性较稳定。具水平及大型斜层理。与下伏地层呈冲刷接触。石千峰组（P23）：厚度 126.21131.30m，平均 127.54m。 3由砖红紫褐色砂质泥岩及细砂岩组成，具绿色斑点，夹黄色透镜状砂质泥岩。砂岩常呈球状风化。层面上富含细小白云母片。垂直裂隙发育，具波状及包卷层理。4 三叠系（T）刘家沟组（T1
33、1）(1) 刘家沟组一段小红斑砂岩段（T11-1）：厚度 4048m，平均厚44.25m。以褐红色厚层状中粗粒石英砂岩为主，夹钙质砂岩，分选中等，次圆状，含大量红色小斑点，故名为小红斑砂岩。斑点为铁质，风化厚，形成凹坑。具大型交错层理、波状锲形及混浊层理，层面上常见雨痕和波痕，并与下伏地层明显接触。在本层段中发现脊椎动物化石。(2) 刘家沟二段砾屑灰岩段（T11-2）：厚度 2030m，平均厚 26.50m。为褐红色砂质泥岩和钙质砂岩，夹数层砾屑灰岩，钙质砂岩中含有滚圆状及次滚圆状同围岩成分相同的砾石。砾屑灰岩中含大量肾状、球状等钙质内碎屑，有的呈双圈异化颗粒，具波状及混浊层理。由于厚度小，加
34、上坡积物覆盖，地质填图时将其与 T11-1 合并。(3) 刘家沟三段大红斑砂岩段（T11-3）：厚度不详。本段相当于金斗山砂岩，为褐红色、厚层状中粗砾石英砂岩，分选中等，次圆状次棱角状，铁、硅质胶结，富含大个铁质红斑点，杂乱分布，风化后中国矿业大学 2008 界本科毕业设计说明书 第 7 页形成大小不均的凹坑，具大型斜层理、缓波状层理、水平层理及混浊层理。层面上呈见波浪痕和雨痕以及泥裂、虫孔等构造。1.2.3 井田地质构造及特征平顶山煤田位于秦岭纬向构造带的东延部分和淮阳山字型西北翼反射弧的顶端，为纬向构造及淮阳山字型构造的复合部位，既受纬向构造带的控制，又受淮阳山字型构造的影响。所以整个平顶
35、山煤田形成了一系列北西向复式褶皱构造形态，伴随着北西向为主的张扭及压扭性断裂和次一级的北东向张扭性断裂，控制了整个煤田的构造形态。区域上为一断块隆起,区内为一复式向斜,发育次级褶皱及两组断层。本区经历了印支、燕山早期、燕山晚期及喜马拉雅山四次构造运动。煤田构造变形受秦岭褶皱带演化的控制,煤田内均发育有由秦岭造山带指向地台内部的逆冲推覆构造。表 1-2-1 构造运动及其地质建造构造运动 运动特点 构造格架 备注中岳运动北东南西向挤压前震旦系形成北西南东向的褶皱基底怀远运动、加里东运动两次抬升 缺失奥陶系至中石灰系地层加里东运动、印支运动相对稳定 形成晚石生代含煤地层印支运动 抬升 缺失侏罗系、白
36、垩系地层燕山运动 隆起、拗陷 北西南东向褶皱和断裂 伴随有岩浆活动喜马拉雅山运动 拗陷 新生代沉积二矿井田位于李口向斜西南冀，区内主要地质构造有：十矿倾伏向斜，郭庄背斜，牛庄逆断层，原十一矿逆断层，二矿逆断层等。将主要构造特征为：郭庄背斜位于井田中部，戊七上山和戊七扩大区之间，背斜轴被原十一矿逆断层切割。背斜轴向为 30310，延展长度 6000m 左右。背斜由南东向北西方向倾伏，倾角为 46。两翼不对称，南西翼倾角 58，北东翼较陡，煤层倾角 527。背斜存在的证据：十矿戊三、戊五、戊七采区和十二矿回采生产均已证实。中国矿业大学 2008 界本科毕业设计说明书 第 8 页1.2.4 矿井水文
37、地质特征己组煤层顶板砂岩裂隙承压含水层，以中、粗粒砂岩为主，钙质胶结。裂隙发育，补给条件差，以静储量为主，根据一，四，六矿外勘探报告及吴寨矿地质报告。该含水层 K=0.0576m/d，q=0.0183L/sm.己组煤层底板灰岩岩溶裂隙承压含水层（L 2） ，以灰岩为主，岩溶裂隙发育，补给水源主要来自基岩风化带和南部灰岩裸露区接受大气降水补给，浅部含水丰富，-130 水平以下含水条件较差，含水层厚度 810m.煤层顶、底板灰岩岩溶裂隙含水层（L5L7） ，以薄层状灰岩组成，顶板L5 灰岩厚 45m，底板灰岩 L6，L7 灰岩厚度共计 810m，本含水层下为铝土质泥岩，厚 812m，与寒武系灰岩相
38、隔，寒武系灰岩为庚组煤层开采的间接充水含水层。1.2.5 矿井涌水量本矿区是由吴寨矿矿井范围划转来的，采区正常涌水量和最大涌水量采用吴寨矿矿井地质报告计算数据，己组煤正常涌水量 41.15m3/h，庚组煤正常涌水都 堂 向 斜向 斜九 里 山 断 层九 矿 七 矿五 矿N十 一 矿 3km六 矿 牛 庄 逆 断 层 十 二 矿四 矿 牛 庄 背 斜锅 底 山 断 层正 断 层背 斜三 矿 二 矿 逆 断 层辛 店 正 断 层八 矿李 口 向 斜一 矿 郭 庄 背 斜 武 山 向 斜白 石 山 背 斜白 石 沟 断 层图 1-2-2 平顶山矿区构造分布图中国矿业大学 2008 界本科毕业设计说明
39、书 第 9 页量为 131.34m3/h，两者相加采区正常涌水量 172.49m3/h，采区最大涌水量按正常值的 1.7 倍计算为 293.23m3/h。以上正常和最大涌水量可作为采区排水系统配置和设备选型的参考。1.3煤层特征1.3.1 煤层特征本井田含煤地层分属上石炭统太原组、二叠系山西组和上、下石盒子组，自上而下划分为丙煤段、丁煤段、戊煤上段、戊煤中段、戊煤下段、己煤段、庚煤段等七个煤段。煤系平均总厚度 779.41m，含煤 60 余层，常见 43 层，煤层总厚 26.84m，含煤系数 3.4左右，其中可采煤层为己 15、己 17、庚 20煤层。现将可采及局部可采煤层分述如下：(1)己
40、15煤层己 15为本井田主要开采煤层之一，位于山西组下部，己 16煤层之上。井田范围内分布均匀，厚度为 2.74.1m ，平均煤厚 3.5m，总体趋势呈东南厚，西北薄的趋势。局部含泥岩夹矸 12 层，煤层厚度频率最大的区间为3.84.9m，其可开采性指数为 92%，煤厚变异系数为 33%，煤层结构比较简单，属于中厚层稳定可采煤层。(2)己 17煤己 17为本井田主要开采煤层之一，位于山西组己煤段下部，伪顶为炭质泥岩，厚 0.202.00m，直接顶板就是己 16煤的直接底板，为深灰色砂质泥岩或泥岩，局部为砂岩。下距太原组顶部灰岩 435m，其间距变化规律为西小东大，距己 16煤层 012.36m
41、，一般为 2.55m。煤层厚度为 2.53.6m，平均厚度为3.2m，个别地段含一层泥岩夹矸。己 17煤层厚度变化总的规律为西厚东薄，南厚北薄。(3)庚 20煤位于太原组下部灰岩段中上部，上距己 17煤层平均 62.21m，下距铝土质泥岩（K1）平均为 5.53m。直接顶板为灰色细晶质厚层状灰岩，含燧石结核，质坚硬，一般厚 4.72m，伪底为深灰色砂质泥岩或泥岩，局部为灰岩。在井田范围内，煤层最厚 6.2m，最薄 4.8m，平均 5.7m，厚度变不大，南部 26-3 孔26-4 孔28-6 孔一线有一变薄带，中部 26-14 孔附近有一变薄带。可采煤层特征见下表：表 1-3-1 可采煤层特征表
42、 厚度（m） 与下层间距（m）最小最大 最小最大煤层号平均顶板岩性 底板岩性平均2.74.1 18.7328.78己153.5深灰色砂岩、细砂岩、砂质泥岩 灰色泥岩23.3中国矿业大学 2008 界本科毕业设计说明书 第 10 页2.53.6 40.3272.55己173.2灰色泥岩、砂质泥岩 泥岩、砂岩62.214.86.2庚205.7石灰岩、沙泥岩 砂质泥岩、 细砂岩煤质及其类别： 1本区煤质稳定，根据井田内各煤层挥发份、粘结指数、胶质层最大厚度，结合中国煤炭分类国家标准（GB575286） ，对照中国煤炭分类简表，本矿区各煤层特性如下： 己 15 煤：主要为半亮型煤，煤呈黑色，玻璃光泽，
43、性脆易碎呈碎粒状及粉末状； 其他化验指标：A：35.3629.52。 V：32.4234.23Q：27.7223.92MJ/ S：0.480.77粘结性 45，煤种牌号 1/3 焦煤。已 17煤：主要为半亮型煤为主，煤为黑色。玻璃光泽，亮煤为主，性脆松软，易呈粉末状。 其他化验指标：S：0.662.96，A：12.8116.12%，Q：29.0730.99MJ/，煤种牌号为肥煤。庚 20煤层：主要有半亮型煤，光亮型煤组成，煤为黑色，玻璃光泽，以亮煤、镜煤为主，性脆呈粉末状和碎粒状，含硫量较高，其他化验指标：S：2.558.39，A：11.3136.98，煤种牌号为肥煤。煤的用途：根据本矿的煤质
44、情况及当地市场的需求，本矿生产的原煤和 2经加工的块煤主要用于电厂、热电厂和分散客户，可主要作为电力、船舶、锅炉用煤及其他工业用煤。煤的容重及硬度系数：经过化验分析得出己 15、己 17、庚 20各煤层的容 3重均为为 1.36t/m3；己 15、己 17煤 f=3；庚 20煤 f2.5。瓦斯含量：己组煤在-50-300 之间瓦斯相对涌出量为 2.575.41 4m3/td，绝对瓦斯涌出量为 1.254 m3/min。内变化趋势为浅部向深部有增大的趋势，煤层厚度约大、瓦斯约大，按低瓦斯采区管理。根据平顶山煤业集团公司吴寨矿矿井地质报告和一、四、六矿深部勘探报告鉴定成果分析，对同一煤层，由南向北
45、，CH 4含量随埋藏深度增加有增加的趋势，一矿己 15煤层相对瓦斯涌出量 46m 3/td,是按高沼区域管理，四矿东翼己三采区己 15，己 17煤层标高在-364-496m 之间，瓦斯相对涌出量 7.2m3/td，按低瓦斯采区管理。煤尘及其爆炸性：根据吴寨矿矿井地质报告和一，四，六矿深部勘探资 5料：己 15煤层在岩粉含量 80时，火焰长度 600（m/m）,爆炸性指数27.75（计算值） ，己 17煤层在岩粉含量 8090时，火焰长度80650（m/m）,爆炸性指数 30.685（计算值） ，二矿己组煤层爆炸性指数测中国矿业大学 2008 界本科毕业设计说明书 第 11 页量结果 3839，
46、煤层为 30，上述测定表明，开采煤层定为有煤尘爆炸性危险，故生产中应采取有效的预防措施，以保证安全生产。因此生产设计中应注意做好洒水及其它的防范工作。煤的自燃性：根据吴寨矿地质报告资料：煤层基本为肥煤和 1/3 的焦煤， 6己 15煤层着火温度原样为 355368，还原样 370，差值 t =6，属四类不易自然煤层，从现有资料和实际生产来看，己组煤层可定为无自然发火煤层，庚组煤层应定为有自然倾向性发火煤层，自然发火期为 68 个月。所以设计中应该提高采掘速度，合理安排回采与掘进之间的关系，尽量减少煤巷空闲情况的出现，采空区要求封闭严实，以防止余煤的自燃。1.3.2 地温根据该地区地温梯度 2.
47、8/100m 推测。依据吴寨矿地质报告本采区地温3242.6，属地温异常区，所以应在深部开采时应采取相应的降温措施。2 井田开拓井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究。1、确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；2、合理确定开采水平的数目和位置；3、布置大巷及井底车场；4、确定矿井开
48、采程序，做好开采水平的接替；5、进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；6、合理确定矿井通风、运输及供电系统。确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术的诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则：1、贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤、高产高效创造条件。在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量；尤其是初期建设工程量，节约基建投资，加快矿井建设。2、合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。中国矿业大学 2008 界本科毕业设计说明书 第 12 页3、合理开发国家资源，减少煤炭埙失。4、必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道经常保持良好状态。5、要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新
