康城煤矿矿井初步设计说明书_毕业设计1.doc

河北工程大学才采矿工程专业毕业设计河北工程大学才采矿工程专业毕业设计 1 摘摘 要要 这次毕业设计我们所做的是康城煤矿矿井初步设计。 在这次毕业设计之前，我们在杨本生老师的带领下到康城矿进行了为期一个月的生 产实习。在这次生产实习中，我们收集了大量的设计资料并结合生产中现场工作的经验， 完成了对康城矿矿井的初步设计。并且在这次生产实习中，更加深了我们对今后所从事 的工作的了解；同时，我们也获得了先进的设计思想及设计中所涉及到的在学校里所学 不到的现场工作经验，为毕业设计的顺利进行打下了坚实的基础。 本次毕业设计是我们毕业设计小组所有成员共同努力的成果。是小组成员经过共同 的研讨，反复计算并比较后共同确定的，是我在四年大学学习的结晶。 康城矿矿井设计共包括以下几部分： 1.矿井的水文、地质等基本情况的概述。 2.矿井井田内的可采储量，矿井生产能力及服务年限的确定。 3.矿井井田的总体开拓的设计，包括水平的划分，井筒位置的确定，经济比较部分， 矿井延深方案的确定，采区的划分，井底车场线路计算，硐室布置及井底车场的通过能 力计算等部分。 4.工作面生产机械的参数，工作面生产程序的确定以及采区车场的设计计算等部分。 5.矿井生产中的提升、运输、通风、排水方式的确定及其所用设备额选型计算与相 关的硐室布置等。 由于本人水平有限，又没有长时间的生产和工作经验，所以在设计中必定有很多不 理想的地方，希望各位老师与同学多多指教，本人感激不尽。 关键词 ：地质、井田储量、开拓、采煤方法、生产系统。 河北工程大学才采矿工程专业毕业设计河北工程大学才采矿工程专业毕业设计 2 abstract this graduation design is about the new mine planning for majiahe coal mine, which is a coal mine belonging to xingtai cma. it involves the geology, development, operation, transportation, haulage, ventilation and drainage, among other respects, in special terms; 1. summary of the mine, this chapter mainly introduces the position, geology and conditions of the coal seam. 2. mine development. this chapter extrapolates among other areas, reserve, serving limits, working system, spot of the draft, selection of level, further drift of mine, panel division and underground station. 3.design of mining districts and retreating technology. this chapter explains the general situation of the mining district, technology and techniques of the working face, roadway layout and operation system in the mining district, the design of the mining district station, cave layout and the schedule for drainage and mining in the main mining district. 4.operational system of the mine, this chapter states transportation, haulage, ventilation and drainage systems of the mine and the selection of equipment used in the system mentioned above. in order to practice and reinforce the wealth of the knowledge learned in the past four years, i try my best to introduce various state-of-the-arts when respecting the specific situation of majiahe coal mine. for instance, long wall mine on the inclination, long wall mining on the strike with top coal drawing, and among others, drifting and retaining gateways along goaf are preferred in the design. in addition, the design connects operational situation of a mine with a college students ability to elementary scientific research. whats more, it has been completed with the aid of autocad2004, which streamlined the design process dramatically and lessened the hardness of drawing significantly. main words： geology、coal reserves、mine development、mining method、production system. 河北工程大学才采矿工程专业毕业设计河北工程大学才采矿工程专业毕业设计 3 目目 录录 第一章第一章 矿井概况及井田特征矿井概况及井田特征.5 第一节第一节 矿区概述矿区概述5 第三节第三节 煤层特征煤层特征18 第二章第二章 井田境界和储量井田境界和储量.23 第一节第一节 井田境界井田境界 23 第二节第二节 井田工业储量井田工业储量.24 第三节第三节 井田可采储量井田可采储量26 第三章第三章 矿井生产能力、服务年限及工作制度矿井生产能力、服务年限及工作制度.28 第一节第一节 生产能力及服务年限生产能力及服务年限.28 第二节第二节 矿井工作制度矿井工作制度.28 第四章第四章 井田开拓井田开拓.29 第一节第一节 概述概述.29 第二节第二节 井筒位置的确定井筒位置的确定.34 第三节第三节 开采水平的确定开采水平的确定.37 第四节：第四节： 采区划分采区划分.38 第五节：井底车场第五节：井底车场.38 第六节第六节 开拓系统的综述开拓系统的综述.45 第五章第五章 采煤方法和采区巷道布置采煤方法和采区巷道布置.46 第一节第一节 煤层的地质特征煤层的地质特征.46 第二节第二节 采煤方法和回采工艺采煤方法和回采工艺.46 第三节第三节 采区巷道和生产系统采区巷道和生产系统.60 第第 四四 节节 采区车场设计及硐室采区车场设计及硐室62 第五节第五节 采区采掘计划采区采掘计划.64 第六章第六章 矿井提升与运输矿井提升与运输.67 第一节第一节 概述概述.67 第二节第二节 采区运输设备的选择采区运输设备的选择.67 第三节第三节 主要巷道运输设备的选择主要巷道运输设备的选择.67 第四节第四节 主井提升设备选型设计主井提升设备选型设计.74 第五节第五节 副井提升设备选型设计副井提升设备选型设计.83 第七章第七章 矿井通风与安全矿井通风与安全.86 第一节第一节 矿井通风方式与通风系统的选择矿井通风方式与通风系统的选择.86 第二节第二节 采区及全矿所需风量采区及全矿所需风量87 第三节第三节 矿井通风总阻力计算矿井通风总阻力计算92 第四节第四节 扇风机选型扇风机选型.94 第五节第五节 防止特殊灾害的安全措施防止特殊灾害的安全措施.96 河北工程大学才采矿工程专业毕业设计河北工程大学才采矿工程专业毕业设计 4 第八章第八章 矿井排水系统矿井排水系统.99 第一节第一节 概述概述.99 第二节第二节 排水设备选型排水设备选型.99 第三节第三节 水泵房及水仓水泵房及水仓.106 第四节第四节 技术经济指标技术经济指标.108 第九章第九章 技术经济指标技术经济指标.110 附录附录.112 参考文献参考文献.112 感感 谢谢.113 河北工程大学才采矿工程专业毕业设计河北工程大学才采矿工程专业毕业设计 5 第一章第一章 矿井概况及井田特征矿井概况及井田特征 第一节第一节 矿区概述矿区概述 1.1.1 矿井位置交通及行政隶属关系：矿井位置交通及行政隶属关系： 康城煤矿位于河北省邯郸市西北约 15km 处，武安市康城镇康东村村东，中心地理 座标：东经 1141819,北纬 363910。 康城煤矿西距武安市康城火车站 1km，邯(郸) 长(治)铁路从井田中部通过，在邯郸市 与京广铁路交汇。邯郸至武安公路分别从井田中部及北部通过，各乡与村之间均有公路 相通，交通条件极为便利。详见交通位置图。 （图 1-1） 康城煤矿交通位置图 河北工程大学才采矿工程专业毕业设计河北工程大学才采矿工程专业毕业设计 6 （图 1-1） 康城煤矿交通位置图 康城煤矿隶属于河北金能邯矿集团 1.1.2 矿井的地形、地势：矿井的地形、地势： 康城煤矿井田位于紫山与鼓山之间的丘陵地带，区内地势南、北两侧高，最高处为 石盒子组三段砂岩组成的灌林山，标高+276.6m，中部地势低，沁河最低标高为 +120m，相对高差 156.6m。 井田内地表水系不发育，但因受地形控制，而分属沁河、洺河两个不同的水系， 井田南部发育有一条河流沁河，属海河流域子牙河水系滏阳河的支流，沁河由西南 部的师窑支流和西部的王沟支流在牛叫河村附近汇合而成，流量很小，由矿井排水、大 气降水组成；井田西北部属洺河水系，南洺河在井田外围有自西南向东北迳流，在紫泉 附近与北洺河交汇成为洺河。 1963 年最高洪水位在康城附近为+157m（康城井田精查勘探最终报告） ，在牛叫河 河北工程大学才采矿工程专业毕业设计河北工程大学才采矿工程专业毕业设计 7 村桥北小庙下部地台边缘最高洪水位为+123.00m 康城煤矿井田范围内分布有西高河、东高河、停驷头、康庄、师窑五个村庄，西高 河、东高河两村位于康城煤矿工业广场以南一公里，靠近邯长铁路；停驷头村位于七 采区西南部；陶庄、师窑两村位于井田东南部，f12、f1 两断层之间。 1.1.3 矿区气象：矿区气象： 康城煤矿井田西邻太行山，东为华北平原，属东亚大陆性、中温带、亚干旱、季风 气候，四季分明。据武安气象站多年观测资料，本区最高气温 42.5，最低气温-19.9， 最大年降水量 1472mm，最小年降水量 289mm，最大冻结深度 410mm。春末夏初多风， 风向以北东、北北东向居多，冬季多为北风，时有西风。区内雨季集中在 79 月份， 降水量占全年 70%以上，丰水年与枯水年降水量相差 35 倍，并存在 10 年左右的气象 周期，从而形成了地下水集中补给的条件。自 1972 年以来，受全球性气候变化的影响， 区内年平均气温与与蒸发度逐年提高，降水量逐年减少，相对湿度也逐年降低。 1.1.4 矿区矿区地震、震级及裂度：地震、震级及裂度： 本区位于太平洋地震构造带，因而地震极为频繁，且震级较高。据记载河北省超过 4.7 级地震 23 次。邯郸地区也发生过多次 5 级以上的地震，1314 年 10 月 5 日涉县阳邑发生 6 级地震；1708 年 10 月 26 日永年县发生 5.5 级地震； 1830 年的彭城大地震，震级 7.5 级，房屋倒塌十之七、八，死亡 5485 人，波及六省 140 个县。 邯邢矿区属国家地震重点监测区，按照中国地震裂度区划图（1990）划分，本 区地震裂度为 7 度区。因此，在基本建设和矿井开采方面必须予以重视。 第二节第二节 井田地质特征井田地质特征 1.21 井田勘探程度：井田勘探程度： 康城煤矿位于康庄井田勘探区西南部，半个山井田勘探区的西北部，地跨两个井田 勘探区。 本区自 1955 年 8 月开始进行煤田普查工作，原峰峰办事处地质队于 1955 年 8 月至 1955 年 11 月间，先后提交了灵山区地质普查报告（1955 年 8 月） ,停驷头区地质 普查报告（1956 年 4 月） ,临洺关区地质普查报告（1957 年 12 月） ,紫山区煤田 地质普查报告（1958 年 11 月） 。1956 年 1 月至 5 月，原峰峰办事处 138 队在南部进行 了详查工作，提交了灵山至半个山详查报告 。1958 年 9 月至 11 月，邯郸综合地质大 队在北部进行详查工作，提交了牛叫矿区初步勘探报告 。 本区的精查工作是以邯磁铁路为界，分为南、北两区分别进行的。 南区的精查始于 1956 年 6 月，由 138 队和邯郸综合地质大队先后进行，曾于 1959 年 8 月提交了半个山矿区详细勘探报告 ，但未获批准，后由河北煤田地质勘探公司 水文队于 1967 年 9 月至 1968 年 10 月，又进行精查勘探，并提交了河北省武安矿区 河北工程大学才采矿工程专业毕业设计河北工程大学才采矿工程专业毕业设计 8 半个山井田地质勘探最终报告（精查） ，获得总储量 13104.5 万 t，其中 2#煤储量 6822.8 万 t。该报告对区内构造、可采煤层层数、厚度变化、煤层结构、煤质等基本查 清；对岩浆 岩分布规律及对煤层的影响已基本清楚。浅部区做了大量水文地质工作，矿井水文地质 条件已基本查明，但-85m 以下水文地质条件研究不足，不能满足深部区设计和安全生 产需要。另外，深部区下组煤 7、8、9 煤层勘探程度不足，未提交 8、9 煤层底板等高 线图和储量计算图。 北区的精查勘探工作由河北省煤田地质公司水文队在 1967 年 3 月至 1969 年 12 月 进行勘探，并提交了河北省武安矿区陶庄井田精查勘探报告 。该报告阐述了陶庄地 区构造简单，煤层稳定，预计了矿井充水条件和初期开采矿井的涌水量，报告不足之处 是本次着重勘探 6#煤以上各煤层，由于岩浆岩影响对 6#煤以上各煤层没有控制，另外北 部工作量较少，所以深部煤层控制程度较差。 1990 年 129 队受邯郸矿务局委托通过收集分析已有资料，提交了康城井田下组 煤地质及水文地质报告 ，本报告评价了区内岩浆岩、大青、奥灰水条件，计算-85m 水 平开采下组煤矿井涌水量，核实下组煤储量，批准核实后全矿下组煤（8#+9#层）工业储 量：a+b+c 为 3135 万 t，其中 a+b 级 874 万 t。 2005 年后，深部七采区勘探程度较低，全区总面积约 2.63km2，但区内仅有 8 个 钻孔，分别是：2301、补 16、补 20、2313、2310、陶 52、普 6 和 8806 孔，且除普 6 和 8806 孔位于本区东部即深部之外，其余均在西部，钻孔密度为 3 个/km，勘探程度 仅相当于详查阶段，不能正确指导开拓设计和开采。为满足七采区深部开拓设计和未来 开采的需要， 2006 年下半年，在七采区深部设计施工了 3 个补充勘探钻孔（2006- 1、2006-2、2006-3） ，控制、查明深部区内 1#、2#煤层的赋存情况，控制了 f12、f1断层 位置及断层产状，基本满足了七采区设计和开采的需要。 1.2.2 井田水文地质构造：井田水文地质构造： 邯郸矿区地处山西断隆级构造单元，太行拱断束级构造单元，武安凹断束 级构造单元的东部。 康城煤矿井田走向较长，倾向短，处于 f1断层和 f4断层所构成的地垒断块之上， 基本构造为一被短轴褶曲和断层所复杂化了的平缓单斜层。南部走向 n30e 左右,中部 n40w 左右,北部又为 ne 变为 n。煤层倾角为 5.7。10， 。井田内大中型断层都为高 角度正断层。井田内褶曲构造较为发育,多为开阔的倾斜褶曲。井田南部构造以断层为主， 褶曲主要有一个较大的背斜构造；井田北部主要是褶曲构造。 （一）褶曲（一）褶曲： 井田内褶曲均为形成较早、小型的低序次构造，褶曲幅度较小，均为短轴，褶曲轴 的方向性明显，以近南北向及近东西向为主。褶曲在成因表现为受着水平侧压力和大断 裂牵引作用影响，形成纵横交错的小褶曲，并受后期断裂的切割破坏，失去完整性。规 河北工程大学才采矿工程专业毕业设计河北工程大学才采矿工程专业毕业设计 9 模较大的褶曲有半个山背斜，位于井田中南部，平行于 f4断层发育，轴向东西，向东 倾伏，轴长 3km，走向 n30e，并向南北两端微微倾伏，为 f4断层牵引作用所造成。 鳌子山背斜位于井田北翼，为一直立背斜，倾伏方向 n30e，倾向 n60w，控制 可靠。 北牛叫向斜位于井田东部，为一斜歪向斜，倾伏方向 s57e，倾向 n52e，控制 可靠。 （二（二) 断层：断层： 康城煤矿褶曲一览表康城煤矿褶曲一览表 （表（表 2-2） 两两 翼翼 产产 状状褶曲类型褶曲类型 褶皱名称褶皱名称 倾角倾角倾向倾向倾角倾角剖面剖面平面平面 倾伏倾伏 方向方向 倾伏倾伏 角度角度 可靠可靠 程度程度 半个山背斜半个山背斜9w9直立浑圆状s33w n32e 8 6 可靠 鳌子山背斜鳌子山背斜12n60w12直立n30e6可靠 北牛叫向斜北牛叫向斜17n52e12斜歪s57e10可靠 康城煤矿井田内断层走向以北北东向为主，东西向次之，该两方向的断层构成了 井田断裂构造的主要轮廓。至今为止，通过钻探和巷道揭露，井田范围内落差大于 10m 的断层只发现 1 条 f4，为高角度正断层，且具有倾角大（一般在 50。以上） ，延伸远的 特点。 为矿井的西部边界，井田内长度 8000m，走向 n23e，倾向 nw，倾角 50，落差在 100310m，由 1741、2357 孔和槽探、井探工程、地层露头等对比控制，断层控制可 靠。 断层破碎带的宽度不大，基本上与断层落差成正比，断裂面一般呈剪切面状。断层 带物质复杂，断层遇到具有塑性、韧性岩层断层带充填物为断层泥，未固结有可塑性； 断层遇到刚性、脆性岩层断层带充填物则为断层角砾岩，为棱角状或次棱角状，砾石大 小悬殊不等，其间充填有泥质及煤屑。在七采区总回风道 226m 处揭露 f10 号断层时迎 头为灰黑色粉砂岩，上部含钙质结核，具层理，破碎压软，下部为灰黑、灰白色断层泥。 大、中断层在走向上和倾斜上都呈现出舒缓波状。断层在走向延展长度因断层落差 而异，大型断层连续性强，纵贯整个井田，如西部边界断层 f4；中小断层连续性则较差， 断续出现或延展不远即行尖灭。 康城煤矿井田影响采区划分的较大型以上主干断裂构造虽为数不多，但影响工作面 布置的中、小型断裂却相当发育。这些中、小断层交叉分布相互切割且分布零乱，走向 延展远，落差变化大，局部地区常呈密集带状出现，对煤层的完整性破坏十分严重，增 加了掘进、采煤的施工难度。 根据地质剖面钻孔资料分析和井巷工程实际揭露，大中型断层将褶曲的构造线和 河北工程大学才采矿工程专业毕业设计河北工程大学才采矿工程专业毕业设计 10 岩浆岩断开，故褶曲、岩浆岩应先于断层形成或属同期不同时，但有先后之分。 断层对矿井的生产主要表现为： （1） 影响矿井采区的划分：陶一煤矿井田采区的划分多以较大的断层为边界。 （2）使井下生产管理工作更加复杂：工作面内小断层的出现，不仅影响了掘进、 回采的进度，增加了煤质的灰分，复杂了生产系统及运输环节，增大了资源损失，同时 又使工作面顶板破碎、淋水、煤质松软，恶化了工作面环境，不利于安全生产。 （3）复杂了矿井的水文地质条件：井田内发育的大中型断层使的含水层与煤层相 互对接，也使不同含水层相互导通，给矿井安全生产带来诸多不利因素。 （三）陷落柱：（三）陷落柱： 陶一煤矿井田至今未发现陷落柱，但相邻陶二矿、亨健矿业公司、德盛煤矿、康 城煤矿在 2#煤层均揭露了陷落柱，多数不含水。 1.2.3 井田水文地质特征：井田水文地质特征： （一）区域水文地质：（一）区域水文地质： 1、区域水文地质边界情况：、区域水文地质边界情况： 康城煤矿位于邯邢水文地质单元南单元的康城亚单元的东部。该单元北部边界分布 在紫山岩体一带，其地表分水岭即为该单元的北部边界；西部边界以紫山鼓山断层为 界；东部边界以奥陶系石灰岩顶界面标高-1100m 为界；南部边界分为两段，南部西段 以双玉泉断层为界，东段以 f1断层为界。整个单元形似三角形，面积约 200km2。与邯 邢水文地质单元的其它亚单元相比，本单元为一补给条件差、径流不畅、半封闭的奥灰 水文地质单元。见区域水文地质略图。 2、地下水的补、径、排条件：、地下水的补、径、排条件： 地下水的补给以大气降水补给为主，以各含水层间通过断裂构造侧向补给为辅。 除奥灰岩含水层外，其余各含水层受出露条件、地形、构造、岩性等因素的制约，其天 然补给量有限，地下水主要以静储量的形式赋存于含水层之中，其排泄形式主要是农田 灌溉、矿井排水等垂向的人工排泄。 本区奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层具有一套较为完整的补、径、排系统。在天然 流场下补给形式有两种，其一是在紫泉、拐头山一带奥灰裸露区直接接受大气降水的垂 直入渗补给；其二是在白沙岩体东西两侧得到单元外奥陶系灰岩水的侧向补给。由于奥 灰出露面积小且侧向补给有限，因而本单元补给水量不足。 单元内奥灰水在天然流场下，是由南部拐头山一带接受大气降水补给后向北径流 到紫泉村附近以泉的形式排泄，排泄量约为 0.01m3/s,其余为南洺河河床卵砾石潜流排泄， 原始水位标高在+110+130m。近年来由于开采活动以及补给减少等因素，致使其水位 逐年下降,目前南部地区仍保持在+98m 左右，康城北翼则下降至+30m 左右，泉水枯竭， 改变了地下水的天然流场，洺河附近的排泄口成为反补给口，地下水流向改变为由北向 中部康城一带的人工排泄点汇流。奥灰水的排泄形式由原来的自然排泄，而逐渐转化为 河北工程大学才采矿工程专业毕业设计河北工程大学才采矿工程专业毕业设计 11 人工排泄。排泄点分布于北部观 5 孔，中部康城水源地，停驷头井群和南部胡峪、野河 井群。地下水流场形成了以上述井下涌水点和井群为中心的疏降漏斗。观 5#孔的降落漏 斗陡而深，从而反映出单元北部富水性弱，径流条件和透水性差；南部康城水源地降落 漏斗浅而缓，反映单元南部的径流条件和透水性较好，富水性也较强，补给条件也较好。 康城单元内发育有大致与单元西部边界的紫山鼓山断层平行西下的紫泉断层（f8）和 半个山断层（f4） ，这两条断层将单元分割成水文地质特征各异的三个水文地质块段， 即周庄块段、康城块段和陶庄块段。这三个块段中，西部周庄块段由于埋藏较深，奥灰 水受岩溶裂隙发育程度的制约，水交替条件差，该块段属弱径流滞流区；东部的陶庄 块段，北部有厚层的岩浆岩侵入，灰岩变质程度较高，岩溶裂隙不发育，再加之埋藏也 较深，地下水径流条件差，故该区属于弱径流滞流区；位于 f8断层和 f4断层之间的 康城块段，沿紫泉断层附近奥灰含水层埋藏较浅，紫泉断层附近的羽状张性裂隙发育， 岩溶裂隙也发育，水交替条件较好，使得地下水径流通道较畅通，为单元的主径流带， 该块段属中等径流区。 1.2.4 地下水动态特征：地下水动态特征： 单元浅部的二叠系砂岩含水层，由于受埋藏条件的限制，地下水以储存量的形式 在含水层中运移。据陶庄水井水位观测资料，水位年变化幅度较小。 在单元西南部的石灰岩裸露区，岩溶地下水基本呈天然状态，大气降水可直接转 化为岩溶水，其类型属典型的气象型，即雨季水位迅速上升，而旱季水位则持续下降， 水位年变化幅度较大。 在石灰岩深埋区，由于受人工开采的影响，地下水动态属气象人工型，随着人 工开采量的增加，地下水得不到及时补偿，水位持续下降。水位变化一般是在每年雨季 过后的 11 月份至次年 12 月份，水位偏高，而在每年的 36 月份，水位最低。陶一 井田处于康城水文地质单元的迳流带。 (一一) 矿井水文地质：矿井水文地质： 1.含水层：含水层： 井田内分布八个含水层组,自下而上分为:奥陶系石灰岩含水层组（i） 、大青灰岩含 水层（ii） 、伏青灰岩含水层（） 、野青灰岩含水层（iv） 、大煤顶板砂岩含水层（v） 、 石盒子组砂岩含水层（vi） 、第四系砂砾层及岩浆岩含水层（见表 4-1） 。现分述如下： （1） 、奥陶系中统石灰岩溶裂隙含水层（、奥陶系中统石灰岩溶裂隙含水层（i）：）： 该含水层是煤系地层基底，奥陶系灰岩水具有集中补给，长年消耗，调节储量大的 特点。岩性主要由厚层状细晶中晶质质纯石灰岩、角砾状石灰岩、花斑状石灰岩组成， 按沉积旋回分为三组八段，以上部七段富水性最强，七段局部下部发育有硬石膏层，使 水质变为 so42-型水，总硬度在 40 德国度以上，难以饮用。由于断层切割和岩溶沟通， 使 河北工程大学才采矿工程专业毕业设计河北工程大学才采矿工程专业毕业设计 12 奥陶系灰岩成为一个既具有各向异性，又具有统一水动力系统的综合含水体，地下水赋 存于岩溶裂隙之中。陶一煤矿井田内奥灰没有裸露，全部属于埋藏岩溶，但本井田处于 区域奥灰水的中等富水区（区）之中，区域奥灰地下水南部拐头山获得补给以后，流 向北北东，经过 f5断层进入本井田，成为主要补给来源，加之侧向补给形成了奥灰水 赋存量大，导水性较强，是影响下组煤开采的主要水源。钻孔单位涌水量一般在 0.26642.953l/sm，矿化度 0.30.6g/l，水质类型以 hco3so4camg 或 so4hco3 camg 型为主，在本矿区新打的水文观测孔水量 6070m3/h，水位+95m，水压 1.7mpa。 相邻德盛煤矿开采奥灰最大突水水量为 6500m3/h 左右，稳定涌水量 3740 m3/h， 测算单位涌水量达 16.49 l/s.m ；目前其淹井水位+42m。本层含水层一般不影响 2#煤层 的开采，但对 7#、8#、9#煤层（下组煤）有重大影响，威胁其开采。 （2） 、中石炭统本溪组灰岩岩溶裂隙含水层：、中石炭统本溪组灰岩岩溶裂隙含水层： 该含水层在本溪组铝土泥岩之上，岩性为深灰色，致密，厚层状，质不纯。厚 2.5 6.9mm，平均厚 4.7m，裂隙多为方解石脉所充填,含水性较弱-中等，矿化度 0.23g/l，水质类型为 hco3so4camg。井下北部水源孔揭露水量 120 m3/h ，稳定涌 水量 5080 m3/h。对 2#煤层开采无影响。 河北工程大学才采矿工程专业毕业设计河北工程大学才采矿工程专业毕业设计 13 永河 北 洺 河 北 侧 阻 水 边 界 紫 山 岩 体 儒山 清 化 村 焦窑 陈 湾 兴盛庄 招贤 东竹昌 西竹昌 紫 山 断 层 南 洺 河 排泄及反补给区 紫 泉 泉 群 紫泉2 紫泉3 补 给 区 补 给 区 南 侧 阻 水 边 界 白 沙 岩 体 双 玉 泉 平 推 断 层 层 断 野河 4 野河 3 野河 2 野河 5 野河 6 暴庄 1 暴庄 3 吴庄 1 吴庄 2 野河 西周 1 西周 2 西周 3 东周 2 东周 1 东周 3 沧州 1 胡峪 1 胡峪 2 胡峪 3 胡峪站 南孝 1 南孝 2 南孝 3 南孝 4 姬庄 1 姬庄 2、3 车网口 4 车网口 3 机厂 2 车网口 1 车网口 2 仃 3 仃 5 胡 峪 焦 窑 断 层 沧州 2 暴庄部队 南新 4 南新 1 南新 2南新 3 北新 1 康西 机厂 康西 2 康东 1 陶1、3 陶2、4 康三煤矿 西高 2 东高 2 灵 18 西高 1 衡煤 1 车网口 仃 1 仃 2 仃 4 东高 1 陶一煤矿 陶二煤矿 主井 副井 康城一坑 衡水地区煤矿 陶 一 井 田 紫泉水 区域水文地质略图 n 沁 河 河北工程大学才采矿工程专业毕业设计河北工程大学才采矿工程专业毕业设计 14 井田内含水层特征一览表井田内含水层特征一览表 含水层名 称 平均厚度 （m） 富水性 钻孔抽水试验单 位涌水量（公升/ 秒m） 水质类型 奥陶系石 灰岩含水 层 钻孔揭露最大 厚度为 9792m 七、八段 为强，六 段为弱。 0.26642.953hco3so4 camg、so4hco3 camg 本溪石灰 岩含水层 4.7弱-中等hco3so4camg、 大青石灰 岩含水层 7.1中等 0.0830.138so4-ca. mg、so4hco3- ca.mg 伏青石灰 岩含水层 4.1弱中等 0.1654.521hco3camg、 hco3naca 野青石灰 岩含水层 1.1弱 0.0111.69so4-hco3-ca-na、 hco3so4camg 大煤顶板 砂岩含水 层 520m弱 0.00550.269 hco3so4cana 石盒子组 砂岩含水 层 18弱0.150.742hco3so4cana 第四系砂 砾石层与 风化基岩 一般小于 25m弱hco3so4camg、 岩浆岩含 水层 弱0.0390.162hco3-so4- na-mg （3） 、上石炭太原组大青灰岩岩溶裂隙含水层、上石炭太原组大青灰岩岩溶裂隙含水层（ii）： 该含水层为 8#煤层的直接顶板，岩性为深灰色，富含纺锤虫及腕足类化石， 下部含有煤线，局部含燧石，岩溶裂隙发育，有溶洞，厚 5.1710.57m，平均 厚 7.1m，据外围钻孔抽水试验资料，单位涌水量 0.0830.138l/s.m，渗透系数 为 1.481.82m/，水质类型为 so4-ca. mg、so4hco3-ca.mg 型，富水性中 等。相邻矿井开采揭露本层灰岩致密、裂隙岩溶较差，富水性差。对 2#煤层开 采无影响。 河北工程大学才采矿工程专业毕业设计河北工程大学才采矿工程专业毕业设计 15 （4） 、上石炭统太原组伏青灰岩岩溶裂隙含水层（、上石炭统太原组伏青灰岩岩溶裂隙含水层（）：）： 本井田钻控揭露的厚度一般为 2.815.7m，平均厚 4.1m，青灰色，灰黑 色，坚硬细致，含纺锤虫质及海百合茎化石，层面有炭质，底部为硅质灰岩， 较坚硬，局部夹燧石，岩溶裂隙较发育，有溶洞。钻孔单位涌水量为 0.1654.521 l/sm，富水性弱，局部中等。渗透系数为 0.01048.36 m/d，水质 类型以 hco3camg 和 hco3naca 型为主。一般情况下对 2#煤层开采无影 响，但深部区因水压大、裂隙发育等原因也可直接影响 2#煤层的开采，如陶二 矿四下地区，多次发生回采工作面底板伏青灰岩含水层突水事故。据井下揭露 和突水资料表明，本层灰岩水富水性以静储量为主，易疏干，井巷揭露突见水 量较大，可达 300 m3/h 左右，但易于疏干，稳定水量 50 m3/h 左右；但与其它 含水层存在补给关系时疏干困难，如陶二矿四下地区该含水层涌水就长达 10 年 之久。 （5） 、上石炭统太原组野青灰岩岩溶裂隙含水层（、上石炭统太原组野青灰岩岩溶裂隙含水层（iv）：）： 本井田钻孔揭露厚度在 0.41.9m，平均厚 1.1m，深灰色，隐晶质，质地 不纯，含泥质，组织粗糙，含蜓类及海百合茎化石，局部相变为粉砂岩，岩溶 裂隙多被方解石脉所充填，钻孔单位涌水量为 0.0111.69 l/sm，富水性较弱。 矿化度 0.5320.758g/l， 水质类型以 hco3so4camg 型为主。井田北部富水性弱，一般揭露水量 10 m3/h 左右， 易于疏干；南部地区受岩浆岩补给影响，富水性较强，如南部亨建煤矿揭露野 青灰岩含水层时出水量高达 60 m3/h 左右。 （6） 、二叠系下统大煤顶板砂岩含水层（、二叠系下统大煤顶板砂岩含水层（v）：）： 主要由 2#煤顶板砂岩组成，岩性以灰白色中、细粒砂岩为主，由数层组 成，总厚度在 520m，在构造带和岩浆岩侵入体附近裂隙较发育，钻孔单位涌 水量为 0.00550.269 l/sm，富水性较弱，局部富水性中等。渗透系数为 1.96m/d，矿化度 0.3g/l，水质类型为 hco3so4cana 型。井下揭露情况：以 静储量为主，涌水量一般 1020 m3/h，最大 30 m3/h 左右，易于疏干。 （7） 、二叠系石盒子砂岩裂隙含水层（、二叠系石盒子砂岩裂隙含水层（vi）：）： 主要是由上石盒子组二段、四段和下石盒子组底部砂岩组成。岩性以中、 粗粒砂岩为主，厚度约为 18m，岩石裂隙不发育，钻孔单位涌水量为 0.150.742 l/sm，富水性较弱，局部富水性中等。渗透系数为 1.401.73m/d，矿化度介于 0.2940.594g/l。水质类型为 hco3so4cana 型。 一般不影响 2煤层开采，但大落差断层附近有可能造成涌水，如九采区 12911 面因 f12 断层影响，该层砂岩水在顶板涌出水量最大达 250 m3/h 左右。 河北工程大学才采矿工程专业毕业设计河北工程大学才采矿工程专业毕业设计 16 （8） 、第四系卵砾石孔隙含水层：、第四系卵砾石孔隙含水层： 该层主要分布在山间沟谷地带，由一套冲洪积相的沉积物组成。其厚度 和水位受地形控制变化较大，一般不大于 25m。水位及水量呈季节性变化较明 显。由于厚度有限，富水性弱。 （9） 、岩浆岩裂隙含水层：、岩浆岩裂隙含水层： 岩浆岩由北向南侵入本区，北厚南薄，呈岩盘侵入，似层状，岩性以闪长 岩、闪长斑岩为主，据抽水试验结果，单位涌水量 0.0390.162l/s.m，岩浆岩 含水层为承压裂隙水，富水性弱至中等，水质类型为 hco3so4camg。 在陶一煤矿-85m 水平以上各采区的生产过程中，因承受岩浆岩含水层水的 压力较小，岩浆岩出水量不大，易于疏干；但随着开采深度的不断加大，岩浆 岩出水量不断增加，且不易疏干，成为陶一煤矿现生产地区的主要充水水源。 在九采区因底板岩浆岩侵入，岩浆岩含水层出水，12906 工作面最大涌水量达 到 102 m3/h，12908 工作面最大涌水量达到 256 m3/h。 （二）（二） 矿井隔水层矿井隔水层 陶一煤矿井田内各含水层之间均存在有一定厚度的并且有良好隔水性能 的隔水岩层。奥陶系石灰岩含水层（）顶面至 9 煤层底板间距为 21.6540.66m， 岩性主要由砂质泥岩、铝质泥岩、粉砂岩组成，具有良好的 隔水性能，并且奥陶系灰岩含水层顶部八段为 10m 多的泥质或钙质充填带，一 般视为隔水层或弱含水层，对下组煤的带压开采较为有利，但在断层的切割地 带，将是奥灰导升的薄弱地段。 大青石灰岩（）与伏青石灰岩（）间距为 28.4241.09m，平均为 33.98m，岩性 60%为泥岩、粉砂岩，同时还有厚度不等的岩浆岩侵入，这些厚 层岩浆岩体虽然与围岩接触带间发育一定裂隙，具有一定的弱富水性，但由于 其致密坚硬，在很大程度上还是增强了两含水层之间的隔水能力。 伏青石灰岩（）与野青石灰岩（）间距为 34.5360.77m，岩性以粉 砂岩、泥岩为主，同时也有厚度不等的岩浆岩侵入，均具较好的隔水性能。 野青石灰岩（）与 2 煤层顶板砂岩（）间距为 21.8847.14m，平均 为 36.10m，岩性中粉砂岩和泥岩占 60%以上，亦具有良好的隔水性能。 2#煤层顶板砂岩（）与下石盒子组底砂岩（）平均间距为 50.99m， 岩性中粉砂岩占 62%，这些厚层粉砂岩亦具有良好的隔水性能。 下石盒子组底砂岩（）与上石盒子组二段底部砂岩（）间距为 121.60184.50m，平均为 149.36m，岩性中粉砂岩、泥岩和铝质泥岩占 5060%， 这些厚层的泥岩、铝质泥岩起到了很好的阻隔水作用。 1.2.4 各含水层对矿井的影响：各含水层对矿井的影响： 河北工程大学才采矿工程专业毕业设计河北工程大学才采矿工程专业毕业设计 17 （一）充水水源：（一）充水水源： 以往开采的对象为山西组煤层 1#、2#煤及局部 4#煤，目前巷道揭露的含 水层自上而下依次为石盒子组砂岩含水层、2#煤层顶板砂岩含水层和 h4岩浆岩 含水层。矿井充水水源为老窑水、大煤顶板砂岩含水层水和 h4 h3岩浆岩层水、 废旧钻孔导水、地表水渗透等。 1、小煤窑关闭停产后，由于长期停止排水而使地下水大量聚集。当采掘 工作面接近它们时，老空水便成为矿井充水水源。老空水由于长期处于滞流状 态，水中含有大量的 so42-，ph 值低，具有强烈的腐蚀性，老空水一般无补给 源，易于疏干。 2、康城煤矿地表为低山丘陵坡地，陡坎较多。雨季泄水条件好，大气降 水对矿山开采无影响。矿井附近没有大的地表水体，但井田内小煤窑众多，且 多开采浅部煤层并与陶一煤矿相连通，地表水体经废弃小窑井筒及采空区（包 括本矿）渗漏，而成为矿井充水水源。例如在 2002 年雨季，在康庄乡停驷头村 西沟，地表水的渗漏高达 45%，主要原因是由于无法对其进行封堵，所以雨水 容易渗透至矿井的采空区。 3、2#煤煤层基本无水，当邻近构造裂隙带时，顶板破碎，呈滴水淋水进 入巷道。掘进巷道时每前进 8090m，就会有一次涌水，涌水初始时水量较大， 尔后逐渐趋于稳定，表现为以消耗静储量为主。采煤工作面出水与顶板周期来 压紧密联系，在工作面冒落后（尤其是在顶板初次来压） ，大煤顶板砂岩水集中 进入工作面，一般水量在 3060m3/h，个别工作面水量可达 90m3/h，大部分延 续一段时间后，水量即减小或消失。随回采面积的扩大，总水量虽有增加，但 不成正比关系，采空区积水持续时间较长。 4、岩浆岩侵入以层状入侵于大煤以下的煤系地层,富水性较强的有两层， 一层为大煤底板 h4；一层为野青间接顶板 h。h含水层对开采影响较大。直 接危害#、#、#三层煤的开采。开采 2#煤层时岩浆岩一般以底臌形式出水， 出水量在一般在 30100 m3/h，h4岩浆岩涌水量最大 256 m3/(12908 工作面)。 5、未封闭的钻孔也是导水的因素之一，一般突水水量初期较大，随时间 而逐渐稳定。 （二）充水通道：（二）充水通道： 康城煤矿的充水途径一般有自然通道和人工通道 。 1、构造裂隙： 节理和断层等构造裂隙不仅提高了岩层的富水性，又是各种水源进入采、 掘工作面的天然途径。2#煤老顶砂岩和岩浆岩中节理发育，且大多为张节理， 河北工程大学才采矿工程专业毕业设计河北工程大学才采矿工程专业毕业设计 18 裂隙宽度较大，是矿井水的良好充水水源和充水通道。大中型断层使得主要可 采煤层局部与各含水层相接触，据陶一煤矿多年开采资料，揭露断层时一般无 涌水现象，但随着采掘工程的进行，破坏了天然平衡状态，地应力逐渐变化时， 断层的闭合裂隙张开，有可能产生采后突水事故的发生，因此在今后的生产过 程中，必须对大中型断层进行提前探测，对大断层按照相关规定留设断层防水 煤柱。 2、人工通道： 采掘工作有时直接揭露含水层，使地下水直接进入矿井，成为充水通道。 在煤层采出后，煤层顶板岩石的平衡状态被破坏，形成岩层垮落带（i） 、断裂 带（ii）和主体沉降弯曲带（iii） ，第 i 带和第 ii 带沟通煤层顶板含水层，成为 矿井充水水源；随着煤层的开采深度的不断增加，地应力相应增加，并在采矿 活动的影响下而使 2#煤底板的构造裂隙扩张，造成工作面底板底臌突水，威胁 矿井的正常生产。 小煤窑采空区、封闭不良的钻孔及未封闭的钻孔，将不同的含水层相互 贯通，也成为矿井水的人工充水通道。 （三）（三） 受采掘影响含水层性质和条件受采掘影响含水层性质和条件 康城煤矿仅开采 2#煤层，受采掘破坏和影响的含水层主要为石盒子组砂 岩含水层、2#煤层顶板砂岩含水层、底板野青灰岩和 h4、h3 岩浆岩裂隙水。以 石盒子砂岩和底板岩浆岩含水层最富水，裂隙以富水性弱至中等，以静储量为 主，易于疏干和疏降。各含水层补给条件和富水性见下表。 2#煤顶板砂岩含水层单位涌水量 0.0700.083l/s.m。上覆下石盒子组底砂 岩（）距 2#煤层顶板砂岩（）平均间距为 50.99m，岩性中粉砂岩占 62%， 这些厚层粉砂岩亦具有良好的隔水性能。 岩浆岩由北向南侵入本区，北厚南薄，呈岩盘侵入，似层状，岩性以闪 长岩、闪长斑岩为主，据抽水试验结果，单位涌水量 0.0390.162 l/s.m，岩浆 岩含水层为承压裂隙水，富水性弱,开采 2#煤层时岩浆岩一般以底臌形式出水， 出水量在一般在 30100 m3/h，h4岩浆岩涌水量最大 256 m3/(12908 工作面)。 受采掘影响各含水层补给条件和富水性特征表受采掘影响各含水层补给条件和富水性特征表 项 目 含水层特征单位涌水量 q （l/s.m） 水文地 质类型 2#煤层顶板砂 岩水 下距 2#煤层 05m 以上，厚度 520m，随着开采疏 干， 一般不影响 2#煤层开采。最大淋涌水量 1020m3/h 0.00550.269中等 河北工程大学才采矿工程专业毕业设计河北工程大学才采矿工程专业毕业设计 19 石盒子砂岩含 水层 下距 2#煤层 120m 以上，厚度大，不易疏干，一般不 影响 2#煤层开采。 0.150.742中等 野青灰岩含水 层 位于 2#煤层下 35m 左右，厚度 2m 左右，易疏干， 一般不影响 2#煤层开采。 0.0111.69中等 h4 岩浆 岩含水 层 h4 位于 2#煤层下 020m 左右，一般厚度 1030m，易于疏干。但与 h3 岩浆岩存在联系时， 不易疏干。对 2#煤层开采有一定影响。井下开采突 水水量在 50256 m3/h。 0.0390.162 中等 (四）四） 开采受水害影响程度及防治水工程难易程度开采受水害影响程度及防治水工程难易程度 各含水层水一般不影响矿井安全，仅对采掘有一定影响，一般在掘进或回 采面采取临时排水措施即可保证安全开采，防治水工作难度不大。此项可定为 矿井水文地质中等类型。 但矿井浅部小窑空区积水、地表水渗漏和开采下组煤矿井等因素，矿井外 部水文地质环境和水情比较复杂，而被破坏的井田防水隔离煤柱又无法恢复， 因此矿井安全受水害威胁 综上所述，康城煤矿应属水文地质条件中等复杂型。 第三节第三节 煤层特征煤层特征 1.3.1