《钱营孜煤矿2.4Mta新井设计-岩巷快速掘进技术-基于岩石与锚杆之间的位移一致性在圆形巷道周围完全注浆锚杆的独特分析.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钱营孜煤矿2.4Mta新井设计-岩巷快速掘进技术-基于岩石与锚杆之间的位移一致性在圆形巷道周围完全注浆锚杆的独特分析.doc（175页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 目 录 一般部分一般部分 第一章第一章 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征.1 1.1 矿区概述1 1.1.1 矿区地理位置1 1.1.2 矿区气候条件1 1.1.3 矿区的水文情况1 1.2 井田地质特征.2 1.2.1 煤系地层3 1.2.2 水文地质特征5 1.3 煤层特征.9 1.3.1 可采煤层9 1.3.2 煤的特征9 1.3.3 其它有益矿产12 1.3.4 瓦斯，煤尘及自燃13 第二章第二章 井田境界与储量井田境界与储量.14 2.1 井田境界14 2.1.1 井田范围.14 2.1.2 开采界限.14 2.1.3 井田尺寸.
2、15 2.2 矿井储量计算.15 2.2.1 构造类型.15 2.2.2 矿井工业储量15 2.3 矿井可采储量.18 2.3.1 安全煤柱留设原则.18 2.3.2 矿井永久保护煤柱损失量.18 2.3.3 矿井可采储量20 第三章第三章 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限矿井工作制度、设计生产能力及服务年限.21 3.1 矿井工作制度21 3.2 矿井设计生产能力及服务年限21 第四章第四章 井田开拓井田开拓.23 4.1 井田开拓的基本问题23 4.1.1 确定井筒形式、数目、位置及坐标.23 4.1.2 工业场地的位置.25 4.1.3 开采水平的确定及采带区划分.25 中国矿业大学
3、 2012 届本科生毕业设计 4.1.4 主要开拓巷道.25 4.1.5 方案比较.26 4.2 矿井基本巷道33 4.2.1 井筒.33 4.2.2 井底车场及硐室.38 第五章第五章 准备方式准备方式采区巷道布置采区巷道布置.45 5.1 煤层地质特征45 5.1.1 采区位置.45 5.1.2 采区煤层特征.45 5.1.3 煤层顶底板岩石构造情况.46 5.1.4 水文地质.46 5.1.5 地质构造.46 5.1.6 地表情况.46 5.2 采区巷道布置及生产系统.47 5.2.1 采煤方法及工作面长度的确定.47 5.2.2 确定采区各种巷道的尺寸、支护方式及通风方式.47 5.2
4、.3 煤柱尺寸的确定.47 5.2.4 采区巷道的联络方式.47 5.2.5 采区接替顺序.47 5.2.6 采区生产系统.48 5.2.7 采区内巷道掘进方法.48 5.2.8 采区生产能力及采出率.49 5.3 采区车场选型设计50 5.3.1 确定采区车场形式.50 5.3.2 采区主要硐室布置.52 第六章第六章 采煤方法采煤方法.53 6.1 采煤工艺方式53 6.1.2 采煤方法确定.53 6.1.3 工作面长度及推进长度确定.53 6.1.4 采煤工艺.53 6.1.5 各工艺流程安全布置注意事项.60 6.1.6 工作面端头支护和超前支护61 6.1.7 循环图表、劳动组织、主
5、要技术经济指标.62 6.1.8 综合机械化采煤过程中应注意事项66 6.2 回采巷道布置67 6.2.1 回采巷道布置方式.67 6.2.2 回采巷道参数.67 6.2.3 煤柱尺寸的确定.67 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第七章第七章 井下运输井下运输.68 7.1 概述68 7.1.1 矿井设计生产能力及工作制度.68 7.1.2 煤层及煤质.68 7.1.3 运输距离和辅助运输设计.68 7.1.4 矿井运输系统.68 7.2 采区运输设备选择69 7.2.1 设备选型原则：.69 7.2.2 采区运输设备选型及能力验算.69 7.3 大巷运输设备选型70 7.3.1 主
6、运输大巷设备选择.70 7.3.2 辅助运输大巷设备选择.71 7.3.3 运输设备能力验算.73 第八章第八章 矿井提升矿井提升.74 8.1 概述74 8.1.1 矿井提升设计原始条件核数据.74 8.1.2 矿井提升方式.74 8.2 主副井提升74 8.2.1 主井设备选型.74 8.2.2 副井设备选型.75 第九章第九章 矿井通风设计矿井通风设计.77 9.1 矿井通风系统选择77 9.1.1 矿井概况.77 9.1.2 矿井通风系统的基本要求.77 9.1.3 矿井通风类型的确定.78 9.1.4 矿井主扇工作方法的选择.79 9.1.5 工作面通风方式的选择.80 9.1.6
7、回采工作面进风巷道的布置.80 9.2 矿井风量分配81 9.2.1 工作面需风量计算.81 9.2.2 备用面需风量的计算.82 9.2.3 掘进工作面需风量.82 9.2.4 硐室需风量.84 9.2.5 其它巷道所需风量.84 9.2.6 矿井总风量.84 9.2.7 风量分配.84 9.3 全矿井巷通风阻力85 9.3.1 通风容易时期和通风困难时期最大阻力路线的确定.85 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 9.3.2 计算全矿通风阻力.89 9.3.3 矿井总风阻和等积孔.92 9.4 选择矿井通风设备93 9.4.1 自然风压的确定.93 9.4.2 风机工矿点确定.93
8、9.4.4 对矿井通风设备要求：.95 9.4.5 反风、风硐的基本要求.95 9.5 井下灾害预防96 9.5.1 瓦斯预防.96 9.5.2 井下防尘.96 9.5.3 火灾及水灾预防.97 第十章第十章 设计矿井基本技术经济指标设计矿井基本技术经济指标.98 参考文献参考文献.100 专题部分专题部分 岩巷快速掘进技术岩巷快速掘进技术.102 一、煤矿岩巷快速掘进综述103 1.1 岩巷快速掘进的特点：103 1.1.1 岩巷快速掘进内涵.103 1.1.2 岩巷快速掘进施工组织与设计的特点.103 1.2 岩巷快速掘进施工工艺流程103 1.2.1 岩巷快速掘进操作要点.103 1.2
9、.2 岩巷快速掘进注意事项.104 二、我国煤矿岩巷快速掘进现状104 2.1 我国煤矿岩巷掘进技术现状104 2.1.1 气腿式凿岩机配耙斗装岩机作业线.105 2.1.2 液压钻车配侧卸装岩机作业线.105 2.1.3 悬臂式掘进机配梭车、带式输送机作业线.105 2.2 影响国内岩巷掘进速度的因素分析105 2.2.1 机械化装备水平低.106 2.2.2 施工工艺.106 2.2.3 地质条件.106 2.2.4 矿井生产管理制度不够健全.107 2.2.5 对设备的维修保养认识不足.107 三、研究的必要性及其重要意义107 四、提高煤矿岩巷快速掘进的对策108 4.1 超前地质探测
10、技术研究108 4.2 加强工人进行培训的机会，充分调动职工工作积极性108 4.3 科学的施工组织管理108 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 4.4 不断改进的施工方法及施工工艺109 4.5 提高工作热情，及时总结、奖励，并加大科技投入109 4.6 创新爆破、探测工艺，提升快速掘进效率110 4.7 采用先进工艺技术、汲取丰富经验，提升掘进速度117 4.8 岩巷道掘进围岩有害气体监测技术并优化矸石运输系统117 4.9 提高支护能力、炮掘巷道效率118 五、结语120 参考文献121 翻译部分翻译部分 英文原文英文原文.123 中文译文中文译文.144 致致 谢谢.163 中
11、国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 一 般 部 分 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 1 页 第一章 矿区概述及井田地质特征 1.1 矿区概述 1 1. .1 1. .1 1 矿矿区区地地理理位位置置 钱营孜煤矿位于宿州市西南，其中心位置距宿州市约 15km，行政区划隶属宿州市和淮 北市濉溪县。地理坐标：东径 11651001170000；北纬 33270033 3230。勘查区范围：东起双堆断层，西至南坪断层，南以 27 勘探线和 F22 断层为界， 北至 32 煤层-1200m 等高线地面投影线。勘查许可证号为 3400000520045，勘查登记范围见 表 1.1,勘查登
12、记面积为 74.15km2。 区内有南坪集至宿州市的公路和四通八达的支线与任楼、许疃、临涣、童亭、桃园等矿 井相连。青疃芦岭矿区铁路支线从勘查区南部由西向东穿过，向东与京沪线、向西与濉阜 线沟通。合徐高速公路从勘查区东北部穿过，交通十分便利。如图 1-1 所示。 1 1. .1 1. .2 2 矿矿区区气气候候条条件件 本区气候：本区属季风暖温带半湿润性气候，年平均降水量 850mm 左右，年最小降水 量为 520mm，雨量多集中在七、八两个月；年平均气温 1415，最高气温 40.2,最低- 14；春秋季多东北风，夏季多东南风，冬季多西北风。 1 1. .1 1. .3 3 矿矿区区的的水水
13、文文情情况况 本矿地形地貌：勘查区位于淮北平原中部，区内地势平坦，地面标高 +19.68+24.72m，一般在+23m 左右，地势大致呈西北高，东南低的趋势。 淮河支流绘河自本区西部的孙疃向东南流经本区，年平均水位：祁县闸上游水位标高 17.22m，下游 16.07m；年平均流量：上游的临涣 7.85 m3/s，下游的固镇 23.2 m3/s。此外， 区内人工渠道纵横，水网相对密集。 地表下潜水丰富，一般居民生活用水及部分工业用水皆取于此。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 2 页 图图 1-1 钱营孜煤矿交通位置示意图钱营孜煤矿交通位置示意图 1.2 井田地质特征 本井田新生界松
14、散层厚度 124.60251.30m，上部砂层多、含水丰富，有大量流砂层； 下部为半固结状粘土。井田走向长度为 6.36.9km，平均走向长度为 6.7km，倾斜宽为 2.383.63km，平均为 2.6km，平均倾角为 6 度，井田水平宽度为 2.713.04 km，井田面积为 29.95 平方公里。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 3 页 1 1. .2 2. .1 1 煤煤系系地地层层 井田内地层自下而上划分为奥陶系、石炭系、二叠系、第三系和第四系，简述如下： 1.奥陶系（O） 分布于本区双堆断层之东，邻区钻孔零星揭露，揭露厚度 20.56m，为厚层状、灰褐色的 白云质灰岩
15、，溶洞发育。 2.石炭系（C） 自下而上划分为本溪组和太原组。 中统本溪组(C2b) 本区未揭露，据区域资料本组地层厚 857.4m，为浅灰色夹紫斑含鲕粒铝质泥岩,间夹 薄层灰岩.与下伏奥陶系呈假整合接触。 上统太原组（C3t） 本区未完全揭露，361 孔揭露厚度 115m，为灰岩、碎屑岩和薄煤层组成。据邻区祁南 井田综合资料，本组厚 133m，岩性由灰岩、细砂岩、粉砂岩、泥岩及薄煤层组成，夹灰岩 814 层,一般 1112 层，其中三、四、十二灰三层较厚。五灰十一灰可合并。灰岩多分 布于本组上、下部位，各层灰岩具细晶粗晶结构，局部层段含燧石结核。与下伏本溪组整 合接触。 粉砂岩为灰深灰色，间
16、夹砂质条带。泥岩为深灰黑色，质细均一，含黄铁矿结核。 砂岩为灰浅灰色，微带绿色，细砂岩成分以石英、长石为主，钙泥质胶结，性疏松，具不 清晰缓波状层理。 本组含薄煤层 311 层，厚 0.281.54m，其中有 3 个可采见煤点，分别厚 0.70m、1.54m、0.88m，为不稳定不可采煤层。 本组灰岩含有绵骨针、藻类、腹足类、海百合海相动物化石：Lophocarinophy11um sp. （脊板顶柱珊瑚） ；Schwagerina sp.(希氏蜓)等。 3.二叠系（P） 区内揭露厚度 1266.80m，为二叠系下统及上统一部分，自下而上划分为山西组、下石盒子 组、上石盒子组。 下统山西组（P
17、1S） 底界为太原组一灰之顶，顶界为骆驼钵砂岩之底，厚度为 88.50145.50m，平均 111.20m。岩性组合为砂岩、砂泥岩互层、粉砂岩、泥岩和煤层，含 10、11 两个煤层（组） ， 其中 10、11 煤层发育不好，为不可采煤层。与下伏太原组整合接触。 上段 10 煤层以上，以浅灰灰白色细中粒砂岩、粉砂岩为主夹泥岩。近 10 煤层 常为石英砂岩，含长石较多，且含泥质包体。 中段 1011 煤层间，由浅灰白色细砂岩和深灰色粉砂岩泥岩条带呈互层状组成， 俗称“叶片状砂岩” 。 下段 11 煤层以下，以深灰黑灰色粉砂岩为主夹泥岩组成，粉砂岩中含细砂条 带线理，显示水平层理，底部为黑灰色泥岩。
18、 本组含有植物化石： Pecoperis sp. (栉羊齿)； Sphenophyllum sp. (楔叶)； Callipetis sp. （美羊齿）等 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 4 页 下统下石盒子组（P1XS） 底界为骆驼钵砂岩之底，顶界为 K3 砂岩之底，厚 224.00306.50m，平均 265.60m。岩 性组合为砂岩、粉砂岩、泥岩、铝质泥岩和煤层。含 4、5、6、7、8 等 5 个煤层（组） ，含 煤 1019 层，平均厚约 13.57m。其中 32、72为可采煤层。上部砂岩较发育，中下部煤层发 育，为二叠系主要含煤段。4 煤上泥岩具少量紫斑，4、5 煤附近
19、泥岩常含菱铁鲕粒和结核。 7、8 煤组间砂岩水平层理发育，底部铝质泥岩和骆驼钵砂岩为区域性标志层。与下伏山西 组整合接触。 本组富含植物化石，常见有： Pecoperis sp. (栉羊齿)；Lepidodendron sp. (鳞木)； Lobatannularia sp. (瓣轮叶)；Compsoperis sp. (蕉羊齿)； Gigantonoclea sp. (单网羊齿)；Neuropteris sp. (脉羊齿) 等。 上统上石盒子组（P2SS） 底界为 K3砂岩之底，顶界为平顶山砂岩之底，厚约 900 余米，区内揭露厚度 890m，上 部 1 煤至平顶山砂岩无系统揭露。岩性组合为
20、杂色泥岩、粉砂岩、砂岩和煤层。含 1、2、3 三个煤组，含煤 415 层，平均厚度约 7.83m，其中 32煤为可采煤层。1、2 煤组偶有可采 点，但灰份高，煤质差。上部（1 煤上）岩层色杂，多紫色、灰绿色，由上而下杂色渐少。 底部 K3 砂岩是良好的标志层。与下伏下石盒子组整合接触。 本组富含植物化石，常见有： Lobatannularia sp. (瓣轮叶)；Sphenophyllum sp. (楔叶)； Gigantonoclea sp. (单网羊齿)；Annularia sp. (轮叶) Pecoperis sp. (栉羊齿) 等。 上统石千峰组(P2Sh) 区内未揭露，据邻区资料，厚
21、度大于 200m,岩性为一套陆相砖红色、紫红色砂岩，砂砾 岩间夹浅猪肝色、灰绿色花斑状砂质泥岩、粉砂岩。与下伏上石盒子组整合接触。 4下第三系（E） 主要分布在本区西部及外围，揭露厚度 300.26m。其岩性以紫红色砂砾岩和粉砂岩为主。 与下伏地层不整合接触。 5.上第三系 揭露有中新统、上新统，两极厚度 52.30236.80m，平均 157.12m。 中新统：与下伏地层呈不整合接触，厚度在 0109.20m，平均厚 60.29m，根据岩性特 征，一般分为上、下两段。 下段：厚度 024.55m，平均 6.69m，局部缺失，岩性较复杂，一般由土黄色、灰黄色 和杂色含泥质中细砂、砂砾、砾石及粘
22、土砾石组成，局部呈半固结状。 上段：厚度 084.65m，平均厚度为 53.60m，在 296、806 和 696 三孔缺失，上中部为 灰绿色粘土和砂质粘土组成，下部为砂质粘土、钙质粘土和少量泥灰岩组成。局部夹 23 层粉砂或细砂、粘土质砂，可塑性强，具膨胀性，少数泥灰岩具溶蚀现象。 上新统：厚度在 52.30127.60m，平均厚度为 96.83m，可分为上、下两段。 下段：两极厚度 42.3098.35m，平均厚 78.96m，岩性以浅棕红、棕褐色及灰绿色中、 细、粉砂为主，夹 34 层粘土或砂质粘土，上部砂层一般纯含泥质少，而下部则含泥质多。 在顶部夹有 12 层细砂岩（盘） 。 中国矿
23、业大学 2012 届本科生毕业设计 第 5 页 上段：两极厚度 10.0029.25m，平均 17.88m，岩性由灰黄色、棕红色及灰绿色的粘土 或砂质粘土为主，间夹 13 层薄层透镜状粉砂、细砂等，粘土可塑性强，分布稳定，顶部 有一层砂质粘土，富含钙质和黑色铁锰质结核，为一沉积间断的古土壤层，是第三、四系的 分界线。 第四系:两极厚度为 49.2087.35m，平均厚 67.46m。 更新统：两极厚度 2149.70m，平均厚 34.72m，可分为上、下两段。 下段：两极厚度 11.5026.20m，平均厚度 19.12m，岩性以灰黄色、棕黄色细砂、粉砂 及粘土质砂为主，夹 12 层粘土或砂质
24、粘土，含有铁锰质及钙质结核。 上段：两极厚度 9.5023.50m，平均厚度 15.60m，岩性以灰黄色、褐黄色粘土及砂质 粘土组成，夹 12 层粉砂或粘土质砂，一般含较多钙质及铁锰质结核。 全新统：两极厚度为 28.2037.65m，平均厚度 32.74m，岩性主要为灰黄色、黄褐色 的粉砂、粘土质砂及砂质粘土、粘土组成，一般具二元结构，由粉砂与粘土组成 23 个韵 律层，上部 0.50m 为耕植土，在深度 35m 处富含砂礓结核，底部普遍发育有一层 12m 的砂质粘土，富含大量有机质，并保存有大量蚌、螺化石及碎片，并含有钙质结核，是全新 统与下伏更新统分界的标志。综合地质柱状图见附页。 1
25、1. .2 2. .2 2 水水文文地地质质特特征征 井田内地形平坦，新生界松散层厚 124.60251.30m，平均厚 224.58m。地面标高一般 在 23m 左右。井田内最大地表水体是浍河，它从本井田中部穿过，自西北流向东南。浍河 及其支流和人工沟渠组成了密如蛛网的地表水系。浍河是淮河的支流，河床蜿蜒曲折，宽 50150m，深 35m，两岸有人工河堤，每年 79 月为雨季，河水位较高，流量较大，每 年 10 月至次年 3 月为枯水期，干旱严重时甚至断流。浍河属中小型季节性河流，五、六十 年代曾发生过三次较大水灾（1954 年 7 月 17 日、1963 年 6 月 30 日，1965 年
26、 7 月 16 日） ， 其中 1965 年 7 月的水灾最大，据上游临涣浍河水文站观测，当时最大洪峰流量为 865 m3/s，最高洪水位标高 28.34m；本地区普遍积水 1m 左右，但 1968 年新汴河开挖以后，增 强了区域内泄洪能力，浍河水从未溢出河床，根除了本地区水患，目前地表水对煤矿开采和 矿区建设没有危害。根据钻探及测井、抽（注）水试验、简易水文观测、水文长观孔及巷道、 工作面实际揭露的水文地质资料，对本矿主要含水层水文地质特征叙述如下： 1.新生界松散层含、隔水层（组） 第一含水层（组） 底板埋深 28.2037.65m，含水介质主要为细砂、粉砂、粘土质砂等，砂层纯厚 6.00
27、26.10m，平均 15.82m，分布稳定，该含水层（组）为一多层结构的复合含水层，上部 为潜水，下部为弱承压水，上下部水力联系密切，地下水位埋深一般在 23m。上部近地表 0.5m 左右为浅褐黑色耕植土，其下由浅黄色粉砂和粘土质砂组成，夹多层薄层粘土及砂质 粘土。据区域和邻近祁东矿水 1 孔抽水试验资料：水位标高 17.32m，q0.573 l/sm，K=2.9094m/d，矿化度 0.356g/l，全硬度 12 德国度，富水性中等，水质为重碳酸钠 镁钙型，是该区生活饮用和农田灌溉的主要水源。 第一隔水层（组） 底板埋深 45.2053.60m，隔水层厚 4.0521.60m，平均厚度 12
28、.28m，由灰黄、暗灰色 砂质粘土及粘土组成，顶部富含砂礓块和铁锰质结核。该层局部夹 12 层薄层粉砂或粘土 质砂、分布稳定，可塑性强，隔水性能较好。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 6 页 第二含水层（组） 底板埋深 60.3074.10m，含水层厚 2.9515.80m，平均厚 9.20m，由灰黄色粉细砂及 粘土质砂组成，夹粘土 13 层，砂层厚度变化较大，分布不稳定，井田内不发育，富水性 弱。据区域抽水试验资料：q0.13 l/sm，富水性中等，水质为重碳酸钠或重碳酸、硫 酸钠镁型。 第二隔水层（组） 底板埋深 76.8095.65m，隔水层厚 7.1524.20m，平均厚
29、 13.88m，由棕黄、深黄及棕 红色粘土及砂质粘土组成，局部夹 12 层细砂或粘土质砂，可塑性强，分布稳定，隔水性 能好。 第三含水层（组） 底板埋深 152.80177.20m，含水层厚 10.5060.80m，平均厚度 36.39m，从北向南含 水层有逐渐增厚的趋势。在 120140m 左右有 12 层 1020m 左右的厚粘土把含水层（组） 分为上、下两部分。 上部：由灰黄、灰白色细砂及中砂组成，砂层中含泥质少，夹有 23 层粘土，含水层 厚 2030m，分布稳定。据邻近祁东矿水 3 和 26-2711 孔抽水资料：水位标高 19.4019.79m，q0.780.87 l/sm，K=6
30、.4146.768m/d，矿化度 0.6620.776g/l，全硬 度 16.4221.04 德国度，富水性中等，水质为重碳酸钠镁和重碳酸硫酸钠镁水。 下部：由灰黄色、灰绿色细砂、粉砂及粘土质砂组成，砂层中泥质较多，含水层厚 510m,分布较稳定。据邻近祁东矿水 2 孔抽水资料：水位标高 19.22m，q0.14 l/sm，K=4.587m/d，矿化度 1.113g/l，全硬度 31.44 德国度，水质为硫酸重碳酸钠镁钙水， 富水性较上部弱，水质较上部差。 第三隔水层（组） 底板埋深 179.60246.60m，隔水层厚 081.65m，平均厚度 46.65m，上中部由灰绿色 粘土和砂质粘土组
31、成，下部为砂质粘土、钙质粘土和少量泥灰岩组成。只是在井田东部边界 的 295、806 和 696 三孔缺失，形成小范围的“天窗” ，而在 295 孔的底部还有 35.10m 的粘 土，对下部煤系地层影响不大。该组厚度大，分布稳定，隔水性能好，为区内重要隔水层 （组） 。 第四含水层（组） 该含水层（组）是直接覆盖在煤系地层之上，两极厚度 017.20m，平均厚 6.69m，由 于受古地形的制约，含水层厚度变化较大，由土黄、深黄和杂色含泥质中细砂、砂砾、砾石、 粘土砾石组成，岩性较复杂，局部呈半固结状。据 29-302 和 261 两孔抽水试验资料：水位 标高 9.8822.14m，q=0.00
32、0930.00474 l/s.m，K=0.006940.0456m/d，矿化度 0.3660.379g/l,水质为重碳酸钠镁及重碳酸钙钠型水，富水性较弱。 新生界下第三系“红层”含、隔水层（段） 下第三系“红层”只在西部边界南坪断层以西 6718 孔揭露有 300m 左右,多为浅红色中 细砂岩和砾岩，呈半胶结或胶结状。砾石成分有石英岩、灰岩、砂岩、磨园度较好。该段为 下第三系上部含水层（段） ，可能含水较富，但是分布在井田西部外围，对矿床开采影响较 小。 二叠纪煤系地层含、隔水层（段） 二叠纪煤系地层主要由泥岩、粉砂岩及砂岩夹数层煤层组成，一般不能明显地划分出含、 中国矿业大学 2012 届本
33、科生毕业设计 第 7 页 隔水层（段） ，主要依据地层岩性的组合特征和可采煤层的赋存位置，结合区域水文地质资 料，划分为三个含水层（段）和四个隔水层（段） 。各含、隔水层水文地质特征如下： 12 煤下隔水层（段） 隔水层厚为 31.5095.91m，平均 65.56m。岩性以灰色、灰绿色的泥岩及粉砂岩为主，夹 12 层细砂岩或中砂岩，岩性致密，裂隙不发育，钻探揭露时无漏水现象，在 272 孔钻进 时泥浆消耗量稍大，达 0.641.92 m3/h，一般为 00.16 m3/h，隔水性能良好。 32煤顶底砂岩裂隙含水层（段） 含水层总厚为 0.7828.52m，平均 10.66m。主要由 35 层
34、的细砂岩和中砂岩组成，裂隙较 发育，钻探揭露时在 272、405 和 291 三孔发生漏水，漏失量达 519.2 m3/h，钻孔泥浆消耗 量一般为 00.16 m3/h，最大消耗量 0.644.8 m3/h；据 298 和 402 抽水试验资料：水位标高 -2.8220.65m,q=0.005710.0194 l/s.m，K=0.06160.0567m/d，富水性较弱，矿化度为 4.2123.528g/l，水质为硫酸钠型水。 46 煤隔水层（段） 隔水层厚为 67.19144.78m，平均 107.65m，岩性以泥岩及粉砂岩为主，夹 46 层的细砂 岩和中砂岩，岩性致密完整，裂隙不发育，钻探揭
35、露未发生漏水，有 271 和 804 两个钻孔在 砂岩段泥浆消耗量稍大，可达 0.803.2 m3/h，钻孔泥浆消耗量一般为 00.48 m3/h，隔水性 能较好。 7、8 煤顶底板砂岩裂隙含水层（段） 含水层厚为 056.08m，平均 22.91 m，主要由 23 层中细砂岩组成，岩性致密，裂隙不发 育，钻探揭露时无漏水现象，钻进时泥浆消耗量一般为 00.16 m3/h。据 353 和 341 两孔抽 水试验资料：水位标高 12.2424.282m，q=0.009350.00796 l/s.m，K=0.03470.0718m/d， 矿化度 1.551.388g/l,水质为重碳酸氯化钠及氯化物
36、重碳酸钠型水，富水性较弱。 8 煤组下隔水层（段） 隔水层厚为 8.2020.00m，平均 15.30m，岩性主要为灰白色的铝质泥岩，灰色及深灰色的 泥岩及粉砂岩等，并夹有 13 层的中、细砂岩，岩性较致密，裂隙不发育，钻探揭露时未 发生漏水，钻孔泥浆消耗量一般为 00.16 m3/h，隔水性较好。 10 煤顶底板砂岩裂隙含水层（段） 含水层（段）砂岩厚度为 0.9843.83m，平均 12.01m。一般为 23 层的中砂岩、细砂岩构 成，岩性较致密，裂隙不发育，钻探揭露时未发生漏水，钻孔泥浆消耗量一般为 00.16 m3/h，据区域抽水试验资料： q=0.0030.13 l/s.m，水质为重
37、碳酸氯化钠型水，富水性较弱。 10 煤下太原组第一层石灰岩间隔水层（段） 该层段岩性主要为泥岩和粉砂岩，夹 13 层细砂岩，部分地带有砂泥岩互层，岩性较致密。 隔水层（段）总厚为 29.6892.85m，平均 53.26m。主要由深灰色的海相泥岩、粉砂岩组成， 岩性致密，钻孔泥浆消耗量一般为 00.16 m3/h，钻进中未发生漏水现象，在正常情况下能 起隔水作用。 统计揭露 10 煤至太原组第一层灰岩的钻孔 21 个，其正常间距（真厚）为 52.7895.59m， 平均 69.50m。正常情况下开采 10 煤，此层段隔水性能较好，但在局部地段，由于受断层影 响，导致间距缩短或“对口” ，有可能
38、造成灰岩突水。 2.太原组石灰岩岩溶裂隙含水层（段） 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 8 页 井田内无钻孔完全揭穿太原组，有 25 个钻孔揭露太原组地层，一般见一灰即停钻，据 邻区祁南矿资料，太原组厚度在 133m 左右，一般由 814 层灰岩夹细砂岩、粉砂岩、泥岩 和煤层组成，其中灰岩总厚约 50m 左右，浅部 14 层灰岩纯厚为 24.1540.37m,平均厚度 为 34.91m。岩溶裂隙发育，且随着埋深的增大岩溶裂隙发育程度减弱。井田内揭露 14 灰 时，361 孔发生漏水，漏失量为 6.40 m3/h；29-305 孔泥浆消耗量较大，达 0.641.92 m3/h。 泥浆
39、消耗量一般为 00.16 m3/h；据 29-305 孔抽水试验资料：水位标高 18.61m，q=0.00338 l/s.m，K=0.00806m/d，矿化度 2.597g/l,水质为重碳酸硫酸钠型水，富水性弱。而邻近桃园煤 矿 83 孔抽水试验资料：水位标高 22.70m，q=1.508 l/sm，K=1.423m/d，矿化度 2.45g/l， 水质为硫酸钙钠型水，富水性中等。 但必须指出，太原灰岩溶裂隙含水层的岩溶裂隙发育和富水性具有不均一性。由于本井 田断层较多，有不少断层落差较大，造成了部分地带的 10 煤或者 78 煤与太灰间距缩短甚 至直接“对口” ，在煤层开采时，必须对上述地带高
40、度重视，一水平剖面上主采煤层与太灰 “对口”或者间距缩短情况见表 6.2。在正常情况下对 10 煤层开采无直接影响，但遇断层使 煤层与太灰“对口”接触或间距缩小时，可能产生底鼓或突水。 表 1-1 一水平剖面上主采煤层与 C3灰岩对口情况统计表 对 口 位 置 地质剖 面 孔 号 水平距 （m） 标高 （m） 对口层位影响断层 256浅部 55-640 82C3（缩短） F67 264 浅部 530590 -550- 620 （5182）C3F17 275 浅部 345385 -585- 670 （5182）C3F17 2810 浅部 720795 -510- 590 （5182）C3F17-
41、1 295深部 165-65010C3（缩短）DF13 29-3010浅部 1080-600 82C3（缩短） F17-1 353浅部 182-66010C3（缩短）F22 3.本溪组铝质泥岩隔水层（段） 井田内无钻孔揭露资料，据区域资料该隔水层厚度在 15m 左右，岩性主要有铝质泥岩、 泥岩夹薄层灰岩组成，正常情况下，能起一定隔水作用。 4.奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层（段） 井田内无钻孔揭露，厚度不详，据邻区钻孔资料，揭露厚度为 20.56m，为厚层状，岩 性以灰褐色白云质灰岩，岩溶裂隙发育。据区域资料，总厚 500m，岩溶裂隙发育具不均一 性，在浅部风化带和构造破碎带附近较发育，富水性较强
42、，而在深部或远离构造破碎带地段 则不发育，富水性弱。据区域抽水试验资料：q0.01945.56 l/sm，水质为重碳酸钙镁或 硫酸重碳酸钙镁和重碳酸硫酸钠钙型，正常情况下距主采煤层较远，一般奥灰水对矿坑无直 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 9 页 接充水影响。 本矿井最大涌水量为 885 m3/时，正常涌水量为 434 m3/时。 1.3 煤层特征 1 1. .3 3. .1 1 可可采采煤煤层层 本矿井内二叠系含煤地层含可采煤层 2 层，即 32、72煤层，各可采煤层具体情况见表 1.2。现自上而下分述如下。 （1）32煤层 位于上石盒子组下部，上与 2 号煤层平均间距 116
43、.5m，煤层厚 0.588.22m，平均煤厚 3.2m。煤层厚度除个别点较薄或不可采（358 孔）外，一般见煤点的厚度均在 23m 以上。 煤层含煤面积 28.38 km2，可采面积 28.35km2，可采系数达 99.9%。为全区可采的较稳定的 主要可采煤层。煤层结构较复杂,具夹矸,116 个可采见煤点中夹矸一层的有 49 个点，2 层的 有 29 个点，3 层以上有 16 个点。夹矸以泥岩和炭质泥岩为主,少数为含炭泥岩。顶板、底板 岩性以粉砂岩为主，次为细砂岩和泥岩。为全区可采的较稳定的主要可采煤层。 表 1-2 可采煤层情况统计表 （2） 72 煤层 位于下 石盒子组 下部，上与 6 煤
44、层平 均间距 15.14m。95 个钻孔穿过点中，正常见煤点仅有 25 个，煤层厚 0.879.19m，平均 3.60m，全 部可采。岩浆侵入对该煤层破坏严重，岩浆岩侵蚀点多达 68 处，占见煤的 73%，煤层被部 分浸蚀和完全吞蚀或变质成天然焦。在除井田内 F22F17 间浅部及 F22F15 间中深部有 两块较大面积的煤焦混合达到 1m 以上的厚度外，其它为大面积的岩浆侵蚀不可采区。该煤 层分布面积 43.65 km2，可采面积 40.49 km2,采系数为 92.7%；其中煤层可采面积 34.77 km2，煤焦混合区可采面积 5.72km2(见图 4.5)。该煤层由于受岩浆侵入穿插，煤层
45、结构变为 复杂，但在煤区，煤层原生结构较为简单，仅个别点含有一层夹矸，煤层还是较稳定的。顶 板为粉砂岩，底板为粉砂岩及细砂岩。 1 1. .3 3. .2 2 煤煤的的特特征征 （1）煤的物理性质 1） 32煤层 黑色，条痕黑褐色、棕色，煤芯块状粉末状，弱玻璃光泽玻璃光泽，条带状、线理状结 构，内生裂隙较为发育。宏观煤岩成份以亮煤为主，少量暗煤，属半亮型煤，煤质硬度较小 可不岩浆侵蚀点煤厚（m）夹矸点煤 层 号 穿 过 点 采 点 可 采 沉 缺 点 断 缺 点 断 薄 点 可 采 不 可 采 吞 蚀 点 平均 最大最小 一 层 二 层 三 层 以 上 煤层 结构 煤 层 稳定性 32 1 2
46、 0 11 6 112 2 . 3 22 . 8 58 . 0 49 2 9 1 6 较复 杂 较稳定 72 9 5 2511 3 8 273 6 . 3 19 . 9 87 . 0 61 较简 单 不稳定 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 10 页 （普氏硬度系数 f 为 1.52） 。 2）72煤层 黑色，条痕多为黑色，煤芯块状粉末状，玻璃光泽，内生裂隙发育。宏观煤岩成份主要为 亮煤、少量暗煤，为半亮型煤。 72煤层天然焦为深灰亮灰色，块状，性脆，金刚光泽，较硬（普氏硬度系数 f 为 2） 。 （2）显微煤岩特征 表 1-3 显微煤岩组分统计表 煤层 镜质 组(%) 壳质 组(
47、%) 惰质 组 （%） 有机组 分含量 (%) 粘土 类 （%） 硫化 物 （%） 碳酸 盐 （%） 无机组 分总量 (%) R 0 max 3268.2617.9713.7793.355.870.150.636.65 7266.8724.648.4995.873.580.000.554.13 从表中可看出，各煤层显微组分中，有机组分总量为 79.9595.87%。在有机组分中以镜质 组为主，含量为 44.0671.04%；惰性组含量为 8.4934.20%；壳质组含量为 9.0124.64%。无机组分中以粘土类为主，含量为 3.5815.42%；其次为碳酸盐，含量在 0.394.72%之间；
48、硫化物含量很少 （3）煤的化学性质 煤的工业分析 a.原煤水分（Mad）： 各可采煤层原煤空气干燥基水分平均在 1.28-1.39%之间， 72煤层较高，但变化不甚明显。 b.灰分（Ad） 原煤灰分： 区内各可采煤层原煤干燥基灰分平均值在 18.3728.89%之间，53煤层较高，10 煤层较低， 均属中灰煤。 32煤层：原煤灰分实测两极值为 16.4039.86%，平均灰分为 27.85%，灰分变化标准差为 5.419，属中灰煤。由直方图可看出，该煤层总体以中灰煤为主，次为高灰煤。 72煤层：原煤灰分实测两极值为 14.7839.74%，平均灰分为 24.95%，灰分变化标准差为 6.420，属中灰煤。由直方图可看出，该煤层绝大部分为中灰煤，少量高灰煤，极少量低灰 煤。 浮煤灰分：各可采煤层浮煤灰分平均值在 8.6710.28%之间。从表 503 中的浮煤灰分平 均值可以看出，322、72煤层属中灰煤。因此，洗浮煤是较为理想的炼焦用煤。 综上所述，本区各煤层灰分基本为中灰煤，本区煤层质量均较好。 灰成分及灰熔融性： 区内各可采煤层灰成分分析结果分别见表 5.4。 各煤层的煤灰组成基本相同，主要为酸性氧化物，平均含量在 80%以上，以 SiO2为主，其 次是 Al2O3；