采矿工程毕业设计（论文）-孙家豪煤矿2.4Mta新井设计【全套图纸】 .doc

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1、中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 目目 录录 一般部分一般部分 1 1 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 交通位置 .1 1.1.2 地形地貌 .1 1.1.3 河流与水系 .1 1.1.4 气象及地震 .2 1.1.5 水文地质2 1.2 井田地质特征3 1.2.1 地质构造 .3 1.2.2 井田地层 .4 1.2.3 水文地质特征6 1.3 煤层特征 .8 1.3.1 煤层 .8 1.3.2 煤质 .9 2 2 井田境界和储量井田境界和储量.17 2.1.井田境界17 2.1.1 井田划分的依据 17 2.1.2 井田范围 .17

2、 2.1.3 井田尺寸 .17 2.2 矿井工业储量 18 2.2.1 储量计算基础 .18 2.2.2 井田地质勘探 .18 2.2.3 工业储量计算 .18 2.3 矿井可采储量 20 2.3.1 安全煤柱留设原则 .20 2.3.2 矿井永久保护煤柱损失量 .21 2.3.3 矿井可采储量 .23 3 3 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24 3.1 矿井工作制度 24 3.2 矿井设计生产能力及服务年限 24 3.2.1 确定依据.24 3.2.2 矿井设计生产能力.24 3.2.3 矿井服务年限.24 4 4 井田开拓的基本问题井田开拓的基本问

3、题26 4.1 井田开拓的基本问题 26 4.1.1 矿井开采水平.26 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 4.1.2 影响本井田开拓的主要因素 26 4.1.2 井田开拓方案的提出及比较.27 4.2 矿井基本巷道 34 4.2.1 井筒.34 4.2.2 井底车场及硐室.40 5 5 准备方式准备方式带区巷道布置带区巷道布置.46 5.1 煤层的地质特征 46 5.1.1 带区位置.46 5.1.2 带区煤层特征.46 5.1.3 煤层顶底板岩层构造情况.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 巷道布置及生产系统 46 5.

4、2.1 带区准备方式的确定.46 5.2.2 带区式巷道布置.47 5.2.3 带区生产系统.47 5.2.4 带区内巷道掘进方法.48 5.2.5 带区的生产能力及采出率.48 5.2.6 带区车场的确定.49 5.2.7 带区变电所的设计.49 6 6 采煤方法采煤方法50 6.1 采煤工艺方式 50 6.1.1 带区煤层特征及地质条件.50 6.1.2 采煤方法的选择.50 6.1.3 回采工作面参数.51 6.1.4 回采工作面破煤装煤方式的确定.51 6.1.5 综采工作面的设备选型及配套 54 6.1.6 各工艺过程注意事项.57 6.1.7 采煤工艺 59 6.1.8 回采工作面

5、正规循环作业.61 6.2 回采巷道布置 62 6.2.1 回采巷道布置.63 6.2.2 巷道断面及支护形式.63 7 7 井下运输井下运输64 7.1 概述 64 7.1.1 井下运输的原始条件和数据 64 7.1.2 井下运输系统 64 7.2 带区运输设备的选择 64 7.2.1 工作面及平巷运输设备选型 64 7.2.2 辅助运输设备的选型 65 7.3 大巷运输设备的选择 65 7.3.1 确定大巷的运输方式 65 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 7.3.2 主运输系统与设备 65 7.3.3 辅助运输方式的选择 65 7.3.4 运输设备能力验算.67 8 8 矿井提升

6、矿井提升69 8.1 矿井提升概述 69 8.2 主副井提升 69 8.2.1 主井提升.69 8.2.2 副井提升设备选型.70 8.2.3 井上下人员运送 72 9 9 矿井通风及安全矿井通风及安全73 9.1 矿井通风系统选择 73 9.1.1 矿井概况 73 9.1.2 矿井通风系统的基本要求 73 9.1.3 矿井通风类型的确定 73 9.1.4 主要通风机工作方法的确定 75 9.1.5 带区通风系统的要求 76 9.1.6 回采工作面通风方式 76 9.2 矿井风量计算 77 9.2.1 风量计算的标准及原则 77 9.2.2 采煤工作面需风量 78 9.2.3 掘进工作面需风量

7、 79 9.2.4 各种峒室需风量 80 9.2.5 井下胶轮车供风量.80 9.2.6 其它巷道所需风量.80 9.2.7 全矿总风量的计算 80 9.2.8 风量分配.81 9.2.9 通风构筑物.82 9.3 矿井通风阻力计算 83 9.3.1 计算原则 83 9.3.2 确定矿井通风容易时期和困难时期 84 9.3.3 矿井最大阻力路线 84 9.3.4 矿井通风阻力计算.86 9.3.5 矿井通风总阻力.88 9.3.6 两个时期的矿井总风阻和总等积孔.89 9.4 选择矿井通风设备 89 9.4.1 选择主要通风机.89 9.4.2 电动机选型.91 9.5 安全灾害的预防措施 9

8、2 9.5.1 预防瓦斯爆炸的措施.92 9.5.2 预防煤尘爆炸的措施.93 9.5.3 预防井下火灾的措施.93 9.5.4 防水措施.94 9.5.5 顶板事故的预防.95 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 1010 设计矿井基本技术经济指标设计矿井基本技术经济指标96 专题部分专题部分 矸石充填开采技术的新进展矸石充填开采技术的新进展.98 1 1 研究的基本概况研究的基本概况98 1.1 研究的目的和意义 98 1.2 研究现状与文献综述 99 1.2.1 工程实践.99 1.2.2 理论研究.99 1.3 研究内容与研究方法 .100 1.3.1 论文研究的主要内容100

9、1.3.2 论文的研究方法及技术路线100 2 2 新查庄煤矿充填区域采矿技术条件新查庄煤矿充填区域采矿技术条件.101 2.1 井田地质概况 .101 2.1.1 井田范围101 2.1.2 地层101 2.1.3 构造104 2.1.4 水文地质105 2.1.5 矿井瓦斯、煤尘爆炸及煤层自燃倾向性108 3 3 充填区域煤层可采厚度预计充填区域煤层可采厚度预计.109 4 4 风力充填工艺风力充填工艺.109 5 5 充填巷两侧煤柱宽度设计充填巷两侧煤柱宽度设计109 5.1 矸石力学性能测试 .110 5.2 充填巷两侧煤柱宽度设计 .110 6 6 充填巷合理开掘顺序优化充填巷合理开

10、掘顺序优化.113 7 7 贮矸空间的锚杆支护原则贮矸空间的锚杆支护原则.114 7.1 贮矸空间支护方案的提出 .116 8 8 矸石井下充填系统设计矸石井下充填系统设计117 8.1 矸石充填方案优选 .117 8.2 矸石井下处理设备研制及选择 .117 8.2.1 矸石充填机的研制117 8.2.2 设备的选择 .117 8.3 矸石井下处理工艺 .117 9 9 经济效益分析经济效益分析.118 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 1010 主要结论主要结论119 翻译部分翻译部分 英文全文.121 中文全文.127 致致 谢谢.132 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计

11、 第 1 页 1 矿区概述及井田地质特征 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 1.1 矿区概述 1.1.1 交通位置交通位置 孙家壕煤矿位于内蒙古自治区准格尔旗境内，行政区划隶属准格尔旗薛家湾镇管辖。 具体位置在准格尔煤田牛连沟详查区的第 3第 8 勘探线之间和准格尔煤田牛连沟煤矿接 续井勘探范围内。地理坐标为： 东经 11118431112038 北纬 395340395649 孙家壕煤矿位于准格尔旗薛家湾镇境内，矿区中心南距薛家湾约 15km，距唐公塔集 装站 22km，北通过 103 省道距呼和浩特市 125km。西通过 109 国道距鄂尔多斯市 160 km，东距丰准铁路 5

12、km。矿区交通条件便利，煤炭外运也非常方便。如图 1-1 所示。 1.1.2 地形地貌地形地貌 孙家壕煤矿位于鄂尔多斯高原与陕北黄土高原的交接处，地表被黄土层覆盖，由于 受水流风蚀等影响，沟谷纵横交错，水土流失严重，植被极不发育，具典型的黄土高原 地貌特征。地形起伏不平,南北高中部低。最高处位于孙家壕煤矿南部店梁附近，海拔标 高 1297m；最低处位于中部 S10 号钻孔附近，海拔标高 1160m；最大高差 137m。 1.1.3 河流与水系河流与水系 孙家壕煤矿属黄河水系，黄河流经其东缘,最大流量为 5150m3/s,干枯季节最小流量为 48m3/s,一般流量在 2303390m3/s,水位

13、标高 968.53m。孙家壕煤矿最大的沟谷有哈拉七太 沟、纳林沟，它们均为黄河的支沟，属季节性沟溪，一般旱季干涸无水或有少量溪流， 雨季可形成洪水，水流汇入黄河。 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 第 2 页 图图 1-1 孙家壕矿交通位置示意图孙家壕矿交通位置示意图 1.1.4 气象及地震气象及地震 孙家壕煤矿属干旱、半沙漠的高原大陆性气候，冬季寒冷且时间长，夏季炎热且时 间短，温差变化大，据鄂尔多斯市气象局提供的气象资料：准格尔旗最高气温 39.5， 最低气温-30.9，年平均气温 6.18.8。全年降水量小且多集中在 79 月份,占全年 总降水量的 6070%，降雨次数少，多为大

14、雨或暴雨，年降水量 273.7（1980 年） 544.1（1989） 。蒸发量大，年蒸发量 1749.7（1964 年）2436.2（1972 年） 。冬、 春季多风，一般风速在 1015m /s，最大风速 20m/s（1983 年 4 月） 。无霜期短，一般 165 天。霜冻、冰冻期长，有 195 天，结冰期一般从 11 月开始，次年 3 月份开始解冻， 最大冻土深度 1.50m。 本区无地震历史资料，据中国地震动峰值参数区划图 （GB13806-2001） ，孙家壕 煤矿所处区域地震动峰值加速度为 0.10g，地震烈度为 7 度，据了解近年来未发生过地震， 在历史上无破坏性地震记载。 孙

15、家壕煤矿地理位置偏僻，居民多以从事农业为主，农业受当地地理与经济状况的 限制，基本以传统的耕作方式生产，且由于水土流失严重、土地贫瘠，农业生产十分落 后。 本区经济以采矿业为主，服务业为辅，随着准格尔煤田的大规模开发与近几年煤炭 市场的进一步好转，当地的经济也呈向上走势。区内外有许多大、中、小型矿井开采， 许多从事传统农业的农民也加入到煤炭采掘的工作中，成为煤矿工人，农业剩余劳动力 不多。区内除煤炭开采外，无其它工业企业。 1.1.5 水文地质水文地质 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 第 3 页 准格尔旗水利局已向孙家壕煤矿发出用水承诺函，孙家壕煤矿建成后生活用水可在 窑沟水源地钻深

16、水井，解决矿井生活用水，核准年用水量为 35 万 m3。本矿井涌水量较 大，预计矿井正常涌水量在 70m3/h,矿井涌水经净化处理后可满足矿井生产的需要。 1.2 井田地质特征 1.2.1 地质构造地质构造 表表 1-11-1 准格尔煤田区域地层一览表准格尔煤田区域地层一览表 地 层 单 位 界系统组代号 岩 性 组 合 全 新 统 Q4 风积层：由黄褐色、浅黄色细砂，粗粉砂堆积而成，层厚约 25m。 冲洪积层：砂砾石，砂土及中细砂，层厚约 210m。 残坡积层：砂土，石块，成分随母岩而异，层厚约 03m。与下伏 地层呈不整合接触。 第 四 系上 更 新 统 马 兰 组 Q3m 由浅灰黄色、黄

17、褐色黄土组成，含钙质成分，具垂直节理。厚度 0100m。与下伏地层呈不整合接触。 新 生 界 KZ 第 三 系 上 新 统 N2 上部为红色砂质粘土，夹多层钙质结核，下部为红色粉砂，夹钙质 结核，底部有一层不稳定的砾石层，含三趾马化石。厚度约 51.00m，与下伏地层呈不整合接触。 下白垩统 志 丹 群 K1Zh 上部以红色，紫红色砂岩为主，夹砾岩及泥岩：下部为紫灰色砾岩。 厚度390m，与下伏地层呈不整合接触。 和 尚 沟 组 T1h 岩性为棕红色、砖红色粉砂岩，粉砂质泥岩，夹浅灰色中细砂岩， 横向变化较大。厚度165m。与下伏地层呈整合接触。 中 生 界 MZ 三 叠 系 下 统刘 家 沟

18、 组 T1L 岩性以浅灰微带红色、粉红色中细砂岩为主，具交错层理，夹棕 红色及砖红色粉砂质泥岩，厚度 257385m。与下伏地层呈整合接 触。 古 生 界 PZ 二 叠 系 上 统 石 千 峰 组 P2Sh 上部为棕红色粉砂质泥岩、泥岩、砂质泥岩，夹灰绿长石石英砂岩； 下部以黄绿色灰绿色砂砾岩、中粗粒砂岩为主，夹红色棕红色 砂质泥岩。厚度170m，与下伏地层呈整合接触。 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 第 4 页 上 石 盒 子 组 P2S 上部以暗紫色泥岩、粉砂质泥岩为主，夹砂岩及灰白色含砾粗砂岩； 中部为暗紫色、灰黄色泥岩及砂质泥岩，中夹细砂岩；下部为灰白、 灰绿及黄绿色中粗砂岩

19、，夹砂质泥岩。厚度290m，与下伏地层呈 整合接触。 1.2.2 井田地层井田地层 孙家壕煤矿地表大部被第四系风积砂与黄土覆盖，基岩仅在沟谷中零星出露，根据 区内钻孔及邻区钻孔揭露并结合野外观察结果综合分析，孙家壕煤矿地层由老至新特征 如下： A、中下奥陶统（O1）： 上部为浅黄色、黄色中厚层状白云质灰岩，夹薄层状泥质、钙质白云岩，呈自形 半自形细晶结构，中含黑色、棕黑色燧石结核及条带。下部为灰黄色薄层状白云质灰岩、 白云岩，夹竹叶状白云岩，常见氧化褐铁矿斑点，孔隙、小溶洞发育，常见方解石脉充 填，钻孔揭露厚度 0.2416.73 米，平均 7.06 米，与上覆地层为假整合接触。 B、上石炭统

20、太原组（C2t） 为一套浅海过渡相陆相碎屑岩沉积，是本区的主要含煤地层，含煤 5 层为 6 上、 6、8、9 上、9 号煤层，假整合于奥陶系之上。出露于黄河沿岸及较大沟谷中，区内无出 露。 a、下岩段（C2t1） 下部为浅灰、暗紫色铝土岩及铝土质粘土岩，块状构造，相当于华北 G 层铝土矿， 层厚 06m，不稳定，常相变为砂泥岩、泥岩，底部富含铁质结核，局部形成鸡窝状铁 矿层，相当于著名的山西式铁矿，其下为风化壳。 中部为灰黑色砂泥岩、泥岩、灰白色细粗粒石英砂岩，含铁质，硅质胶结，坚硬 致密。 上部以深灰色、灰黑色泥岩、粘土岩为主，夹透镜状灰岩、泥灰岩 12 层，偶夹 12 层煤线，粘土岩富含黄

21、铁矿结核。灰岩呈黄褐色、富含海相动物化石及生物碎屑。 钻孔揭露厚度为 4.5843.67m，平均为 15.65m。 b、中岩段（C2t2） 从太原组底部砂岩（K1）底板至 6 号煤底部砂岩（K2）底板，岩性由灰白色、浅黄 褐色的厚层巨厚层状粗砂岩、细砂岩、以及灰黑色深灰色泥岩、砂质泥岩、粘土岩 组成。含煤 4 层，为 8、9 上、9、10 号煤层。其中 9 号煤层厚度较大，结构复杂，层位 稳定。该段岩性及厚度在走向上、倾向上变化均很大。 底部为深灰、灰白色细粗粒石英砂岩（K1） ，较稳定，硅质胶结，富含铁质，坚硬 致密，属滨海相沉积，是太原组与本溪组分界标志层。 该段厚度为 44.3355.9

22、7m，平均为 49.38m。与下伏地层呈整合接触。 c、上岩段（C2t3） 从 6 号煤底部砂岩（K2）底板至 6 号煤顶部粗砂岩（K3）底板, 岩性以 6 号煤组及 其顶底板粘土岩、砂质泥岩为主，夹灰色透镜状砂岩。含煤性较好，含煤 2 层，为 6 上、 6 号煤层。6 号煤层为本区的主要可采煤层，该煤层厚度大、结构复杂、层位稳定。可作 为对比标志层。 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 第 5 页 本段地层厚度为 18.8439.38m，平均厚度为 27.42m。与下伏地层呈整合接触。 C、下二叠统山西组（P1S） 为陆相碎屑岩沉积，亦为孙家壕煤矿的主要含煤地层，含煤性较差，含煤 2

23、层，为 3、5 号煤层，该组地层沿倾向及走向均有一定的变化，据其岩性岩相组合可分为 3 段， 在较大的沟谷（如哈拉七太沟、东沟）中可见该组地层出露。 a、下岩段（P1S1） 从 6 号煤顶部粗砂岩（K3）底板至 5 号煤层顶板（5 号煤不存在时，为砂岩粘土岩 或砂质粘土岩） ，岩性以灰白色、黄褐色粗粒长石、石英砂岩为主，局部为砂砾岩，具大 型斜层理，磨圆度及滚圆度均较好，分选性较差，砾径一般为 0.51cm，最大可达 3cm 左右，含岩屑或煤线，粘土质胶结，坚硬致密。浅部局部地段遭受风化后呈疏松状。砂 岩中上部夹深灰、灰黑色砂质泥岩、泥岩及 5 号煤层。该层砂岩（K3）全区较稳定，局 部地段与

24、 6 号煤呈冲刷接触，是山西组与太原组分界的标志层。含煤 1 层，为 5 号煤层。 该段地层厚度为 9.8250.00m，平均为 24.00m，与下伏地层呈整合接触。 b、中岩段（P1S2） 从 5 号煤顶板之上的砂岩至 3 号煤层顶板（3 号煤不存在时，为砂岩粘土岩或砂质 粘土岩） ，大部为粗碎屑岩沉积，主要岩性为灰白色、灰黑色中细粒砂岩，次为砂质泥岩、 粘土岩和泥岩，砂岩坚硬、致密，含菱铁矿结核，泥岩、粘土岩含大量植物化石。含煤 1 层，为 3 号煤层。该煤层区内零星发育，见煤点均不可采。 该段地层厚度为 044.11m，平均 25.61m，与下伏地层呈整合接触，由于遭受后期 冲刷该岩段地

25、层局部剥蚀殆尽。 c、上岩段（P1S3） 从 3 号煤层顶板之上的砂岩至下石盒子组（P1x）底部粗砂岩（K4）底板。岩性为深 灰、灰白色中粗粒砂岩，夹粘土岩、泥岩及粉砂岩，砂岩致密坚硬，含云母片及菱铁矿 结核。顶部发育一层粘土岩或砂质粘土岩，深灰杂色、具鲕状结构。 该段地层厚度为 095.61m，与下伏地层呈整合接触，由于遭受后期冲刷该岩段地层 大部分剥蚀殆尽。 D、下二叠统下石盒子组（P1x） 为陆相碎屑岩沉积，下部为黄褐色砂岩与紫色、杂色粘土岩互层，粘土岩具鲕状结 构，品位不高。底部为含砾粗砂岩（K4） ，厚层巨厚层状，斜层理发育，胶结中等，与 山西骆驼脖砂岩相当，是下石盒子组与山西组分界

26、的标志层。上部以紫色、黄绿色泥岩、 砂质泥岩为主，夹中厚层状砂岩。 本组地层遭后期剥蚀，残存厚度为 29.33211.24m，一般 121.49m，该组地层零星出 露于区内较深的沟谷中，与下伏地层呈整合接触。 E、下白垩统志丹群（K1Zh） 上部由浅紫色、紫红色砾岩、砂砾岩、砂泥岩互层。中下部由浅紫色、紫红色巨厚 层状、厚层状砾岩、砂砾岩与薄层泥岩、砂泥岩互层。砾石成分复杂：花岗、花岗片麻 岩等变质岩，偶见沉积岩碎屑、角砾，砾径 0.020.15 米，甚至更大。 钻孔揭露该组地层厚度为 18.95119.94m，一般为 69.68m，该组地层在南部缺失， 向北增厚，与下伏地层呈不整合接触，出露

27、于各大沟谷中。 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 第 6 页 F、第三系红土层（N2） 红色棕红色钙质红土层，含钙质结核，层理明显，在区内零星发育，厚度 026.10m 不等。不整合于一切下伏地层之上。 G、第四系（Q） a、上更新统马兰组（Q3m）：淡黄色、黄褐色粉砂质黄土，夹粘土层，粒度均匀， 垂直节理发育，含钙质结核。全全广泛分布，厚度 085.40m，一般 46.81m。 b、全新统（Q4）：为洪积、残坡积之松散砂粒、泥砂及风积砂。厚度不一，一般 05m 左右。 3地质构造 窑沟背斜：位于孙家壕煤矿以东约 1Km 处，轴向 NE23，北起小鱼沟，经窑沟向 SW 向延伸至唐公塔井

28、田北部消失，轴长约 10km，该背斜西翼倾角 68，东翼 35， 中部隆起幅度较大，两端宽缓。 孙家壕煤矿位于窑沟背斜西翼，总体构造形态为单斜构造，地层走向与窑沟背斜轴 向基本一致，倾向北西，地层倾角15，孙家壕煤矿内未发现断层，构造复杂程度属 简单类型。 1.2.3 水文地质特征水文地质特征 孙家壕煤矿位于准格尔煤田北段中西部。地表大面积被黄土层覆盖，由于受水流风 蚀等影响，区内沟谷纵横交错，水土流失严重，植被极不发育，具典型的黄土高原地貌 特征。区内地形起伏不平,南北高中部低。最高处位于孙家壕煤矿南部店梁附近，海拔标 高 1297m；最低处位于孙家壕煤矿中部 S10 号钻孔附近，海拔标高

29、1160m，最大高差 137m。基岩出露于地形切割较深的沟谷之中，主要为下白垩系志丹群（K1zh）地层。孙 家壕煤矿内居民点分散，饮用水多为旱井储存雨水或取于沟谷出露的少量泉水。 黄河流经孙家壕煤矿的东侧,雨季最大流量为 5150m3/s,干枯季节最小流量为 48m3/s, 一般流量在 2303390m3/s,水位标高 968.53m。孙家壕煤矿内最大的沟谷为哈拉七太沟、 纳林沟，均为黄河的支沟，属季节性沟溪，一般旱季干涸无水或有少量溪流，雨季可形 成洪水，水流最终汇入黄河。 区内水井较少，多为旱井。水井水位一般在 13.5m，水深 29m，出水岩层为下白 垩系志丹群（K1zh）和二叠系下石盒

30、子组（P1x）砂岩。泉水各沟谷均有出露，流量较小， 一般为 0.0140.325L/s。水库零星分布于较大沟谷中，规模较小，水源来自各沟谷上游 泉水和大气降水。 井田主要隔水层 1）松散层孔隙潜水含水层： 第四系风积砂（Q4eol）：区内广泛分布，厚度一般在 05m 左右，成分以石英 颗粒及砂土为主，随风流动性较大。该层直接覆盖在第四系马兰黄土（Q3m）之上，由 于受风蚀、风化等作用，该两层在表层局部地区混为一体，难以详细区分，该层透水不 含水。 第四系冲洪积层（Q4al+pl）：主要分布于哈拉七太沟、纳林沟一带，分布面积小， 厚度一般为 05m,岩性为土黄色不同粒度的砂、砂砾、泥砂等，含有孔

31、隙潜水。 第四系黄土层（Q3m）：区内广泛分布，为淡黄色、黄褐色粉砂质黄土，夹粘土 层，粒度均匀，垂直节理发育，含白色钙质结核。由于被沟谷切割较深，厚度极不均匀， 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 第 7 页 钻孔揭露厚度 085.40m，平均 46.81m。该层直接接受降雨补给，但不具备储水条件， 在沟中与基岩接触面有泉水出露，流量 0.0140.325L/s。 第三系红土层（N2）：区内零星分布，岩性以红色棕红色粉砂质粘土为主，未 固结成岩，较疏松，含钙质结核，层理明显，钻孔揭露厚度 026.10m。该层基本不含水， 为良好的隔水层。 2）碎屑岩类孔隙、裂隙含水层 下白垩统志丹群（

32、K1Zh）：上部由浅紫色、紫红色砾岩、砂砾岩、砂泥岩互层。 中下部由浅紫色、紫红色巨厚层状、厚层状砾岩、砂砾岩与薄层泥岩、砂泥岩互层。 钻孔揭露该组地层厚度为 18.95119.94m，平均为 69.68m，该组地层在孙家壕煤矿 南部缺失，向北增厚，出露于区内各大沟谷中，含有孔隙、裂隙潜水及承压水。 二叠系下石盒子组（P1x）：上部以紫色、黄绿色泥岩、砂质泥岩为主，夹中厚 层状砂岩。下部为黄褐色砂岩与紫色、杂色粘土岩互层，粘土岩具鲕状结构。底部为含 砾粗砂岩（K4） ，厚层巨厚层状，斜层理发育，胶结中等。本组地层遭后期剥蚀，残存 厚度为 29.33240.06m，平均 124.91m，零星出露

33、于区内较深的沟谷中，含水微弱。 二叠系山西组（P1s）：该组为孙家壕煤矿主要含煤地层，岩性由灰白黄褐色中 粗粒砂岩、深灰灰黑色砂质泥岩、泥岩、粘土岩及 3 号、5 号煤组成。钻孔揭露厚度 12.39127.02m，平均 57.44m，厚度变化较大。该组地层孔隙、裂隙较发育，下部含水 性较好，但很不均一。区内大部分钻孔钻至该组下部粗砂岩时漏水严重，简易水文观测 大部分钻孔无水位。 石炭系太原组（C2t）：为孙家壕煤矿主要含煤地层，地表未见出露，钻孔揭露厚 度 35.2493.37m，平均 71.23m。岩性由灰白、灰黄、深灰及灰黑色砂岩、砂质泥岩、泥 岩、粘土岩及 6 上、6、8、9 上、9 煤

34、组成。其中 6 上、6 煤层厚度大，裂隙较发育，局 部含水性较好，但很不均一。区内大部分钻孔钻至 6 号煤时漏水严重，简易水文观测大 部分钻孔无水位。 本次施工的 S4、S14 号钻孔分别对该组 6 号煤底板以上（包括山西组及下石盒子组） 地层进行了抽水试验，单位涌水量 0.005230.00601L/sm，水量较小，说明地下水补给 水源贫乏，含水微弱，以静储量为主。水质为 HCO3-MgCa 型CLHCO3-CaMg 型， 矿化度 0.250.64g/L，PH 值 8.18.9， （钻孔抽水试验成果，详见附表五） 。 山西组和太原组砂岩是孙家壕煤矿矿床充水的直接含水岩层，两组地层之间局部无

35、稳定的隔水层，尤其是 6 上煤顶板局部地段为冲刷接触，砂岩与煤层直接接触，且裂隙 较发育，故有水力联系。太原组下部：岩性上部以深灰色、灰黑色泥岩、粘土岩为主， 夹透镜状灰岩及泥灰岩，灰岩富含海相动物化石及生物碎屑；中部为灰黑色砂质泥岩、 泥岩及灰白色石英砂岩；下部为浅灰色铝土质粘土岩。地表未见出露，钻孔揭露厚度 4.5843.67m，平均 15.65m。综合邻区资料，该层为良好的隔水层。 下奥陶统(O1)：据邻区资料地层厚度100m,孙家壕煤矿内钻孔揭露厚度 0.2416.73m，平均 7.06m。由于区内仅个别钻孔揭露了该层，而且揭露厚度小，故根据 准格尔煤田窑沟露天精查资料作一简单介绍。岩

36、性上部为灰黄、黄色白云岩、白云质灰 岩，含裂隙溶洞水很不均匀，一般地表只见有岩溶现象，未见地下水露头，在焦稍沟、 敖包沟沟口有微量裂隙水，流量 0.010.053L/s；黄河东岸老牛沟一带泉流量最大为 800 L/s，并有承压现象。水质为 HCO3-MgCa 型，矿化度 0.235g/L。 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 第 8 页 井田涌水量 通过调查了解，煤田内大部分生产小窑矿坑涌水量很小或无水。根据对原孙家壕煤 矿调查资料，该矿开采层位为 6 号煤，正常生产时，4 寸泵每天连续抽水 8 小时（约合涌 水量 720m3/d，平均 30 m3/h） ，该煤矿目前已停产，现每隔一天

37、4 寸泵连续抽水 5 小时。 因此，孙家壕煤矿因老窑积水和其它生产矿井开采带来的充水隐患较小。但位于孙家壕 煤矿内的原牛连沟煤矿由于井下涌水量大，多次出现突水事故而停产，在未来的开采过 程中，应加强对该煤矿及周边新增矿井的监察工作，防止该煤矿给相邻矿井开采带来水 患。 孙家壕煤矿煤系地层为上石炭统太原组（C2t）及下二迭统山西组（P1s） ，岩性由粒 度不同的砂岩、砂质泥岩、泥岩、粘土岩及煤层组成。各岩层不同程度的发育着孔隙、 裂隙，充水空间较发育。但因补给水源比较贫乏，主要充水含水层富水性弱，钻孔抽水 试验单位涌水量 q0.01L/sm，地下水位多在百米以下。且孙家壕煤矿内地质构造简单， 地

38、层平缓，无断层及岩浆岩侵入煤层现象。孙家壕煤矿附近无大的地表水体，大气降水 为孙家壕煤矿地下水的主要补给来源，但冲沟发育，坡度较大，有利于地表水的排泄。 可采煤层虽位于当地侵蚀基准面以下，但煤层埋藏较深，地表水对矿床影响不大。据邻 区资料奥陶系（O1）石灰岩虽然含水，但含水性因地而异，且该地层埋深大，位于本溪 组地层以下，没有大断裂与其沟通，对矿井充水影响较小。 综合分析，孙家壕煤矿水文地质勘探类型应属第二类，第一型，即以裂隙含水层为 主的水文地质条件简单的矿床。 1.3 煤层特征 1.3.1 煤层煤层 1含煤性 太原组（C2t）为本区的主要含煤地层，含煤 5 层且均为可采煤层，即 6 上、

39、6、8、9 上、9 号煤层，6 号、8 号、9 号煤层全区可采； 6 号煤层为赋存区全部可采煤 层；9 上煤层由 9 号煤层分叉形成，为赋存区全部可采煤层；本组煤层平均总厚为 38.52m，地层平均总厚为 71.27m，含煤系数为 54，含煤性好。 2可采煤层 （1）6 上煤层 位于太原组（C2t）的上岩段的上部，由 6 号煤层分叉形成，在孙家壕煤矿中部至北 部发育，煤层厚度为 2.7515.52m，平均为 7.6m。煤层结构简单至复杂，含 013 层夹 矸，一般含 4 层夹矸，夹矸岩性一般为泥岩和粘土岩，赋存区全部可采。 该煤层赋存范围内厚度变化较大，结构简单至复杂，煤类单一，煤层层位稳定，

40、煤 层稳定程度为较稳定型。 煤层顶板岩性为砂质泥岩、泥岩、粘土岩；底板岩性为砂岩、泥岩、砂质泥岩。 该煤层与 6 号煤层间距为 0.9015.70m，平均为 2.98m。煤层埋藏深度 229.65359.20m。 （2）6 号煤层 位于太原组（C2t）的上岩段的中部，全区发育，煤层厚度为 5.8227.96m，平均为 10.94m。为全区可采煤层。煤层结构复杂，含 319 层夹矸，一般含 10 层夹矸，夹矸岩 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 第 9 页 性一般为泥岩和粘土岩。 6 号煤层厚度变化较大、结构复杂、煤类单一，煤层层位稳定，煤层稳定程度为较稳 定型。 煤层顶板岩性为砂质泥岩

41、、泥岩、粘土岩；底板岩性为砂岩、泥岩、砂质泥岩。 该煤层与 8 号煤层间距为 2.4923.10m，平均为 11.49m。煤层埋藏深度 67.95378.25m。6 号煤层厚度分布示意图（图 1-2-2） 。 （3）8 号煤层 位于太原组（C2t）的下岩段的上部，全区发育，煤层厚度为 06.50m，平均为 2.28m。煤层结构简单，含 04 层夹矸，一般含 2 层夹矸，夹矸岩性一般为泥岩。可采 面积 8.79 平方公里，占孙家壕煤矿面积的 86%，为大部可采煤层。 8 号煤层厚度变化较大、结构简单、煤类单一，煤层层位稳定，煤层稳定程度为较稳 定型。 煤层顶板岩性为砂岩、砂质泥岩、粘土岩；底板岩

42、性为砂岩、泥岩、砂质泥岩。 该煤层与 9 上煤层间距为 1.2016.85m，平均为 4.27m。煤层埋藏深度 86.10399.30m。8 号煤层厚度分布示意图（图 1-1-2） 。 （4）9 上号煤层 位于太原组（C2t）的下岩段的中部，为 9 号煤层的上分层，煤层厚度为 1.519.10m，平均为 4.22m。煤层结构复杂，含 06 层夹矸，一般含 2 层夹矸，夹矸岩 性一般为泥岩和粘土岩。可采面积 8.22 平方公里，占该煤层赋存面积的 95%，为赋存区 全区可采煤层。 赋存区内 9 上号煤层厚度变化较大、结构复杂、煤类单一，煤层层位稳定，煤层稳 定程度为较稳定型。 煤层顶板岩性为砂岩

43、、砂质泥岩、泥岩、粘土岩；底板岩性为砂岩、泥岩、砂质泥 岩。 该煤层与 9 号煤层间距为 0.8013.60m，平均为 5.30m。煤层埋藏深度 96.60405.20m。9 上号煤层厚度分布示意图（图 1-2-4） 。 （5）9 号煤层 位于太原组（C2t）的下岩段的下部，全区可采，煤层厚度为 1.1010.69m，平均为 4.22m。煤层结构复杂，含 011 层夹矸，一般含 3 层夹矸，夹矸岩性一般为泥岩和粘土 岩。 煤层厚度变化较大、结构复杂、煤类单一，煤层层位稳定，煤层稳定程度为较稳定 型。 煤层顶板岩性为砂岩、砂质泥岩、泥岩；底板岩性为砂岩、 泥岩、砂质泥岩。 该煤层与 10 号煤层

44、间距为 0.804.20m，平均为 1.78m。煤层埋藏深度 102.43411.10m。 1.3.2 煤质煤质 1煤的物理性质 孙家壕煤矿煤呈黑色，沥青光泽，条带状结构，层状构造，参差状断口，偶见贝壳 状断口，并夹有黄铁矿薄膜,内生裂隙发育。 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 第 10 页 表表 1-21-2 可采煤层特征一览表可采煤层特征一览表 煤层 厚度 夹 矸煤层间距 煤 层 号 最 小最大 平均 （点数） 平均厚度 平均层数 最小最大 平均（点数） 稳定程 度 可采性备 注 6 上 2.7515.5 2 7.6（10） 2.63 4 较稳定 赋存区全部 可采 6 号煤层分层

45、0.9015.70 2.98（11） 6 5.8227. 96 10.94（3 7） 3.08 10 较稳定全部可采主要可采煤层 2.4923.10 11.49（31） 8 06.50 2.28（37 ） 0.39 2 较稳定全部可采主要可采煤层 1.2016.85 4.27（25） 9 上 1.519.1 0 4.22（26 ） 0.85 2 较稳定 赋存区全部 可采 9 号煤层分层 91.1010. 69 0.65 3 0.8013.60 5.30（26） 较稳定全部可采主要可采煤层 中国矿业大学 2014 届本科生毕业设计 第 11 页 4.22（37 ） 2煤的化学性质 水分（Mad）

46、 孙家壕煤矿主要可采煤层 6 上号煤层共有 10 个样品测试了原煤的水分（Mad） ，其值 在 2.956.42%，平均值为 4.56%；有 10 个样品测试了浮煤的水分（Mad） ，其值在 3.718.83%，平均值为 5.49%，洗选后水分有所增高。 孙家壕煤矿主要可采煤层 6 上号煤层共有 10 个样品测试了原煤的水分（Mad） ，其值 在 2.956.42%，平均值为 4.56%；有 10 个样品测试了浮煤的水分（Mad） ，其值在 3.718.83%，平均值为 5.49%，洗选后水分有所增高。 6 号煤层共有 30 个样品测试了原煤的水分（Mad） ，其值在 3.249.82%，平均

47、值为 5.60%；有 26 个样品测试了浮煤的水分（Mad） ，其值在 3.599.46%，平均值为 5.79%， 洗选后水分有所增高。 8 号煤层共有 24 个样品测试了原煤的水分（Mad） ，其值在 2.916.72%，平均值为 4.56%；有 21 个样品测试了浮煤的水分（Mad） ，其值在 2.749.36%，平均值为 5.32%， 洗选后水分有所增高。 9 上号煤层共有 22 个样品测试了原煤的水分（Mad） ，其值在 3.087.65%，平均值 为 5.01%；有 20 个样品测试了浮煤的水分（Mad） ，其值在 3.269.21%，平均值为 5.90%， 洗选后水分有所增高。 9

48、 号煤层共有 28 个样品测试了原煤的水分（Mad） ，其值在 2.827.35%，平均值为 5.26%；有 25 个样品测试了浮煤的水分（Mad） ，其值在 2.868.94%，平均值为 5.72%， 洗选后水分有所增高。 灰分(Ad) a、煤层灰分 区内主要可采煤层 6 上煤层共有 10 个样品测试了原煤的灰分(Ad)，其值在 12.0033.37%，平均值为 21.95%；据 GB/T15224.1-2004 国家标准确定为中灰煤（MA） 。 有 10 个样品测试了浮煤的灰分(Ad)，其值在 5.399.72%，平均值为 6.82%，洗选后灰分 大大降低。 6 号煤层共有 30 个样品测试了原煤的灰分(Ad)，其值在 10.9529.43%，平均值为 18.90%；据 GB/T15224.1-2004 国家标准确定为中灰煤（MA） 。有 26 个样品测试了浮煤 的灰分(Ad)，其值在 4.859.69%，平均值为 6.27%，洗选后灰分大大降低。 8 号煤层共有 24 个样品测试了原煤的灰分(Ad)，其值在 7.2938.14%，平均值为 25.94%；据 GB/T15224.1-2004 国家标准确定为中灰煤（MA） 。有 21 个样品测试了浮煤 的灰分(Ad)，其值在