运裕公司技改设计系统_毕业论文.doc

继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 1 页 运裕公司技改设计系统 目 录 目 录1 摘 要4 abstract .5 1 井田概述和井田地质特征.1 1.1 井田概述 .1 1.1.1 井田地里位置 .1 1.1.2 交通位置 .1 1.1.3 电力供应基本情况 .3 1.1.4 矿井水文简况 .3 1.1.5 矿井地形与气象 .4 1.2 井田地质特征 .5 1.2.1 井田地层及含煤地质 .5 1.2.2 地质构造 .7 1.3 煤层的埋藏特征 .7 1.3.1 井田地层及含煤地质 .7 1.4 水文地质 12 1.4.1 地表水 12 1.4.2 含水层 12 1.4.3 隔水层 13 1.4.4 充水因素分析 14 1.4.5 矿井涌水量 14 1.4.6 供水水源 15 1.4.7 矿坑水害及防治 15 2 井田境界与储量16 2.1 井田境界 16 2.2 地质储量的计算 16 2.2.1 资源/储量估算范围.16 2.2.2 工业指标 .16 2.2.3 资源/储量估算方法 .16 2.2.4 资源/储量估算参数的确定 .17 2.2.5 计算结果 .17 2.3 可采储量的计算 .18 3 矿井工作制度及生产能力19 3.1 矿井工作制度 19 3.2 矿井生产能力及服务年限 19 3.2.1 同时生产水平数的确定 19 3.2.2 设计服务年限 19 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 2 页 3.2.3 矿井服务年限 20 4 井田开拓21 4.1 井田开拓方式的确定 21 4.1.1 井田开拓方案 21 4.2 矿井基本巷道23 4.2.1 井筒 23 4.2.2 井底车场 25 4.2.3 主要开拓巷道 26 5 准备方式采区巷道布置28 5.1 煤层的地质特征 28 5.1.1 含煤性 28 5.1.2 可采煤层： 28 5.1.3 煤质 28 5.2 采区巷道布置及生产系统 .30 5.2.1 首采区位置 30 5.2.2 采区巷道布置 30 5.2.3 采区的生产系统 31 6 采煤方法32 6.1 采煤工艺方式 32 6.1.1 采煤方法的选择及依据 32 6.1.2 回采工作面采煤、装煤、运煤方式及设备选型 33 6.1.3 回采工作面支架选型及顶板管理方式 34 6.2 回采巷道布置 35 6.2.1 首采区位置 35 6.2.2 采区巷道布置 35 6.2.3 采区的生产系统 36 6.2.4 掘进工作面个数及装备 36 6.2.5 移交生产时井巷总工程量 37 6.3 回采工艺及劳动组织 37 6.3.1 采煤工作面布置 .37 6.3.2 回采工作面长度的确定 38 6.3.3 工作面推进度 38 6.3.4 工作面生产能力 38 6.3.5 掘进煤量 38 6.3.6 矿井生产能力 38 7 井下运输39 7.1 运输系统和运输方式的确定 39 7.2 运输设备的选择和计算 40 7.2.1 矿车、材料车 40 7.2.2 轨道运输大巷内运输设备的选型和计算 40 8 矿井提升45 8.1 主斜井的提升 45 8.2 斜井的提升 48 8.2.1 副斜井的提升 48 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 3 页 8.2.2 运人斜井架空乘人器 51 9 矿井通风与安全54 9.1 矿井通风系统选择 54 9.1.1 通风系统 54 9.1.2 通风方式 54 9.2 采区及全矿井所需风量 54 9.3 全矿通风阻力的计算 58 9.4 通风机选型 59 9.5 安全生产技术措施 62 9.5.1 预防瓦斯灾害措施 62 9.5.2 预防井下火灾措施63 9.5.3 预防煤尘措施 63 9.5.4 预防引起煤尘爆炸的火源措施 64 9.5.5 防止煤尘爆炸的隔爆措施 64 9.5.6 预防井下水灾措施 64 9.5.7 顶板灾害防治措施 64 9.5.8 穿过断层、老空区的安全技术措施 65 9.5.9 矿井安全出口 65 9.5.10 自救器及安检仪器配备 .65 9.5.11 矿山救护 .65 10 经济技术指标及环境保护.66 10.1 设计矿井基本技术经济指标 .66 10.1.1 概算投资范围 .66 10.1.2 概算编制依据 .66 10.1.3 项目投资概算 .67 10.1.4 矿井设计主要技术经济指标主要技术经济指标表 .69 10.2 环境保护 .74 10.2.1 对环境的主要影响.74 10.2.2 各种污染的防治措施.74 致 谢.76 参考文献.77 附图： 1、矿井井田开拓平面图 2、采区巷道布置及机械配备平面图 3、采区巷道布置及机械配备剖面图 4、回采工作面详图 5、巷道断面图册 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 4 页 摘 要 运裕公司为阳泉煤业集团有限责任公司收购的控股子公司。现运裕公司决 定进行技改，以达到高效高产。技改工作是关键，技改中设计工作尤为重要， 为今后的生产将起到关键的作用。 运裕公司的技改工作相当的艰难，井下原有巷道多为料石砌碹巷道，且断 面较小，通风较为艰难，新设备难以入井，采空区较多，地质构造较为复杂， 水资源丰富，给新的设计工作带来了一定得困难。为能使技改工程顺利完成， 早日投产，特编写此设计说明书。 本设计对整个矿井的设计有一个总的概述，并对各个部分的设计都有一 个详细的概述，对井田概况和地质特征都有详细的介绍，对矿井的运输、通风、 供电、压风、防尘注浆、排水系统设计都作出了详细的设计，对相应设备都进 行了详细的选型。并对部分工程设计做出了详细的设计， 本设计对运裕公司的技改工作能起到一定的指导作用。但设计可能与现实 施工中存在一定得差距，因此在实际施工中要沟通，及时的对设计作出修改， 以便使设计工作更好的进行。 关键词：运裕公司；技改；设计；系统 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 5 页 abstract yun-yu company yangquan coal industry group co., ltd. acquired holding subsidiaries. yun-yu is currently the company decided to conduct technological transformation in order to achieve high yield. technical innovation is the key to technical innovation in the design work is particularly important for the future production will play a key role. wan yus work is quite a difficult technical transformation, the original roadway, mostly underground stone materials stone and concrete roadway, and the smaller cross-section, ventilation is more difficult, difficult for the new equipment into the wells, gob more, more complex geological structure, water resources rich, to the new design has brought some very difficult. in order to allow the successful completion of technical transformation project as soon as possible put into production, special preparation of this design specifications. the design of the design of the entire mine a general overview of the various parts of the design and have a detailed overview of the mine field profiles and geological features are introduced in detail to the mines transport, ventilation, electricity, pressure air , dust grouting, drainage system design have made a detailed design, the corresponding equipment in detail selection. made some engineering design and detailed design. the design of the transportation margin the companys technological transformation work can play a guiding role. however, the design may be related to actual construction, there is a certain gap between too, so the actual construction is necessary to communicate the design to make timely changes in order to better carry out design work. key words: yun-yu, inc.; technological transformation; design; system 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 1 页 1 井田概述和井田地质特征 1.1 井田概述 1.1.1 井田地里位置 山西昔阳运裕煤业有限责任公司是阳泉煤业（集团）有限责任公司与昔阳县运裕 煤炭有限责任公司通过联营组建的新公司。为阳泉煤业（集团）有限责任公司控股子 公司，公司位于昔阳县城西南 8km 处，行政区划属昔阳县大寨镇管辖。 运裕煤业有限责任公司（以下简称运裕煤矿）原为昔阳县运裕煤炭有限责任公司， 属昔阳县民营煤矿，1978 年建井，1981 年投产。设计生产能力为 150kt/a，采用一对 斜井开拓，开采井田内 15 号煤层，井田面积为 6.1132km2。一对井筒位于井田中部， 经过多年开采，井筒以西部分煤炭资源已开采完毕。现已进入井田东部开采。 2006 年 8 月，阳泉煤业集团有限责任公司（以下简称阳煤集团）从以煤为本长远 发展的战略出发，为扩大矿井生产能力，取得良好经济效益，并为开发阳煤集团后备 区积累经验，决定兼并收购运裕煤矿，并与昔阳县达成初步意向。2007 年 8 月，阳煤 集团与昔阳县就收购运裕煤矿签定了协议。运裕公司为把矿井建设成为安全高效的现 代化矿井，决定对矿井进行技改。 1.1.2 交通位置 运裕煤矿位于昔阳县中部，距昔阳县城约 8km，行政区划属昔阳县大寨镇管辖。 其地理坐标为北纬 373234373415，东经 11338531134107。阳 （泉）长（治）干线公路 207 国道从井田东部外 5km 处通过，阳（泉）涉（县） 铁路从井田西部通过，矿井主工业广场距阳涉线上的北亩集运站约 2.5km，坪上集运 站约 10km，距昔阳铁路发煤站 12km。沿铁路北上 65km 可达阳泉，与石太铁路接轨， 向南可至河北涉县，再转向东至邯郸与京广铁路相连，交通运输条件十分便利。 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 2 页 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 3 页 1.1.3 电力供应基本情况 运裕矿矿井 35kv 变电所采用 35kv 双回路电源供电，35kv 电源均引自寺家庄煤矿 35kv 变电所 35kv 母线段，双回电力架空线路选用 lgj-150 钢芯铝绞线，线路长度约 为 10km。当一回电源因故障停电时，另一回路仍能够保证矿井全部符合的运转。因此， 矿井 35kv 双回路电源是可靠的。 1.1.4 矿井水文简况 1.1.4.1 区域水文地质 本区属娘子关泉域东部中段，距娘子关泉约 70km。区内主要河流有阳胜河、松溪 河、清漳东源河和清漳西源河，均属季节性河流。清漳西源河流经河店附近裸露奥陶 系石灰岩地段，地表水几乎全部渗入地下潜流中。清漳东源河河谷宽约 200300m， 河床坡度小，雨季时流量为 1m3/s，为地下水的主要补给源，此外，在基岩出露地区， 大气降水可通过构造裂隙渗入补给地下水。根据区域资料，区域奥灰水在和顺县城存 在一个分水岭，分别向北和向南迳流，成为娘子关泉域与辛安泉域的分水岭。娘子关 泉泉水流量最大为 15.75m3/s，最小为 6.12m3/s，据多年观测泉水平均流量为 12.10m3/s（1955-1999 年） ，目前为 7.97m3/s，整体呈下降趋势。泉群出露标高 360- 392m。 1.1.4.2 井田水文地质 地表水：井田内河流水系发育，洪水川自井田西北部由西南向东北流过，南峪河 在井田东部由南向北穿过，二者于井田东北界外合并后流入井田东部的松溪河，松溪 河区域上再向东流入甘陶河，经河北井径与温河汇入滹沱河，属滹沱河水系。 以上河流雨季时水量较大，旱季水量较小，甚至干枯，属季节性水流。 本井田东南矿界外有松溪河上游的郭庄水库，水库以上汇流面积 173km2，填高 31.6m，最大库容 1852 万 m3，有效库容 600 万 m3，坝顶标高 936.9m，最高蓄水标高 936.4m。由于水可以通过各种导水通道，如导水断层、大的裂隙带、含水层等间接影 响煤矿开采，故一定注意保持一定距离的防隔水保安煤柱。 含水层：本井田含水层自下而上有奥陶系中统峰峰组石灰岩岩溶裂隙含水层、石 炭系上统太原组砂岩裂隙及石灰岩岩溶裂隙含水层、二叠系下统山西组、下石盒子组 砂岩裂隙含水层及第三、四系松散岩类孔隙含水层。 隔水层：中石炭统本溪组隔水层：本溪组铝土泥岩、泥岩、砂质泥岩岩性致密， 不透水，平均厚度 40.36m 左右，是良好的隔水层。石炭系太原组和二叠系山西组及下 石盒子组层间隔水层组：本隔水层组由泥岩、砂质泥岩、粘土质泥岩及煤层等组成。 分布于各层石灰岩和各层砂岩含水层之间，起到层间相对隔水的作用。第三、四系松 散层隔水层：第三、四系松散层间的粘土层、亚粘土、砂质粘土均为良好的隔水层。 矿井充水因素分析：构造对矿井充水因素影响：本井田总体上为一向斜构造（北 亩向斜） ，北亩向斜轴部位于井田中南部，两翼对称，地层倾角 38，井田内发 现 7 条正断层，除 f5 正断层落差为 15m 外，其余断层落差均不大，为 56m, 井田中 西部陷落柱较发育，由于煤层之上没有强含水层，在煤矿的实际生产开采过程中，遇 到断层及陷落柱时，除顶板淋头水稍高于其它地段，无明显出水现象，构造对矿井充 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 4 页 水因素影响不大。由于断层附近节理、裂隙特别发育，在断裂带内，填充物比较少， 含水断裂带具有很好的导水和充水条件，故在实际生产中还是要提高警惕。 运裕煤矿主要在本区东部开采，形成的采空区所在位置其周边有生产巷道与之相 连接，由于井下的巷道较多，采空区中的地下水可由放水孔自巷道导入水仓后集中排 出，且采空区位置高于周边生产巷道位置，不易羁留地下水，据阳泉新宇岩土工程有 限责任和矿方调查井田内各采空区没有积水。 因预测手段有限，随着时间的延长，同时还随周边的采掘系统的变化，积水情况 会有所改变。在未来的生产建设中仍应坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治 后采”的原则加强防范。 矿井水文地质类型：本井田总体上为一向斜构造（北亩向斜） ，北亩向斜轴部位于 井田西南部，两翼对称，地层倾角 38，井田内发现 7 条正断层，除 f5 正断层 落差为 15m 外，其余断层落差均不大，为 56m, 井田中西北部陷落柱较发育，特别 是随着煤层采空，顶板跨落形成塌陷裂隙，会导致上部含水层的水沿裂隙下渗。由于 煤层之上没有强含水层，所以断层、陷落柱对矿井充水因素影响不大。井田内奥灰岩 溶地下水不会对 15 号煤层的开采构成威胁。综合评价，矿井水文地质条件属于简单类 型。 矿井涌水量：地质报告预测当矿井生产能力达到 900kt/a 时，其矿井正常涌水量 为 600m3/d，最大涌水量为 1200m3/d；即矿井正常涌水量为 25m3/h，最大涌水量按 50m3/h。但根据矿井近几年的实测资料，预计矿井达到 900kt/a 时，正常涌水量为 100m3/h，最大涌水量为 140m3/h。 1.1.5 矿井地形与气象 本区位于沁水煤田东北部边缘、太行山西翼，地处丘陵地带，区内地势西高东低、 南高北低，最高点位于井田西部白石伦山梁，海拔 1097.8m，最低点位于井田东北部 松溪河河床，海拔 877.1m，最大相对高差为 220.7m。 该区属大陆性干旱气候，一年四季分明，春季风多，日照充足；夏季干热，雨量 集中；秋季为时较短，多晴朗凉爽天气；冬季寒冷，风大雪少。在春季易遭风和旱灾， 夏季易遭风和冰雹灾害，秋季易遭秋霜冻危害。 根据昔阳气象站多年观测资料：年平均气温为 9.3，极端最高气温 37.9，极 端最低气温-23.9，历年气温变化略呈逐渐上升趋势。全年以夏季七、八月份降水量 最大，可占全年降水量的 50%以上，每年冬季 12 月份次年 1 月份降水量最小，仅占 全年降水量的 1.2%左右。多年（19742003 年）平均降水量为 489.1mm，最大年降水 量 857.1mm（1996 年） ，最小年降水量仅 296.5mm（1992 年） ，丰枯比为 2.9。年平均 蒸发量 1662.8mm，其中 47 月份蒸发量最大，年最高蒸发量为 1874.1mm(1972 年)， 最低 1180.6mm(1964 年)。 年主导风向为西南风，冬季多西北风，雨季多西南风，年平均风速 2.2m/s。 一般初霜期为 9 月下旬，终霜期为次年 5 月中旬，年平均无霜期 132 天 。10cm 深土壤冻结的初始日期平均为 11 月 27 日，解冻日期平均为次年 3 月 11 日，最大冻土 深度 110cm(1984 年)。 根据中国地震动参数区划图gb1830 和建筑抗震设计规范gb500112001, 昔阳县抗震设防烈度为 7 度,设计基本地震加速度值为 0.10g，设计地震分组为第一组。 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 5 页 1.2 井田地质特征 1.2.1 井田地层及含煤地质 1.2.1.1 地层 本区基岩与黄土相接分布，在山坡及山梁出露有二叠系上、下石盒子组地层，沟 梁处有黄土覆盖。根据地表出露和钻孔揭露情况，结合本矿井筒揭露地层资料，对本 区地层从老至新分述如下： （1）奥陶系中统峰峰组（o2f） 上部为深灰色，灰黄色厚层状石灰岩、泥灰岩夹白云质灰岩及薄层状白云岩，局 部层段岩溶发育；下部由灰黄色角砾状、豹皮状灰岩、白云质灰岩及钙质泥岩组成。 据探奥灰钻孔揭露厚度在 120m 以上。 （2）石炭系中统本溪组（c2 2b） 下段发育一层厚 14m 左右的鲕粒状铝质泥岩或铝土岩，上部含植物根茎化石，下 部质纯，底部含团块状黄铁矿。上段以灰色、深灰色细砂岩、黑色泥岩、灰色铝质泥 岩组成，夹 2 层薄层深灰色石灰岩和煤线。上层灰岩较薄，厚 1.5m 左右，下层灰岩较 厚 6m 左右；灰岩质纯，含海百合茎动物化石；泥岩细腻，含铝质，具鲕粒结构，砂岩 分选磨圆好。与下伏地层平行不整合接触。全组层厚 32.10-45.48m,平均 40.36m 左右。 （3）石炭系上统太原组（c3 3t） 为本区主要含煤地层之一，连续沉积于本溪组之上，为海陆交互相沉积，全组层 厚 90.50-123.35m，平均 110.82m，按其岩性与岩相特征分上、中、下三段。 下段：从 k1砂岩底起，上至 k2灰岩底，厚 30m 左右。主要由砂岩、砂质泥岩、泥 岩、砂质页岩、煤组成。含 14、14 下、15 上、15 号四层煤，其中 15 号煤层为稳定可 采厚煤层，位于该段的下部。15 号煤层底板有一层含鲕粒泥岩，有时相变为薄层石灰 岩，发育不稳定；14、14 下、15 上号煤层为不稳定不可采煤层。 中段：从 k2灰岩底至 k4灰岩顶，厚 40m 左右，主要由石灰岩、煤、砂质泥岩和泥 岩组成。k2、k3、k4为良好的标志层，全区稳定，岩性各具特色，含 12、13、13下号 煤层，均属不可采煤层。 上段：从 k4灰岩顶至 k7砂岩底，厚 40m 左右。由灰、黑灰色砂质泥岩、泥岩及浅 灰色或灰白色中粗粒砂岩组成，含 81、82、84、9上、9、11 号煤层或煤线，均为不 可采煤层。 （4）二叠系下统山西组（p1s） 本组为井田内另一主要的含煤地层，底部以 k7砂岩与太原组分界。全层厚 42.5052.60m，平均 47.58m。主要以黑色泥岩、深灰色砂质泥岩粉砂岩和灰色、 灰白色砂岩组成。含 1 号、4 号、5 号、6 号煤层，均为不稳定不可采煤层。 （5）二叠系下统下石盒子组（p1 1x） 底界以 k8砂岩与山西组整合接触，其 k10砂岩下的泥岩艳若桃花，俗称“桃花泥 岩” ，为识别 k10砂岩的辅助标志。厚度 146.8112.12m，平均 118.76m。本组分为上 （绿色岩层） 、下（黄色岩层）两段。 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 6 页 下段绿色岩层段（p1x1） 厚度 50.6964.59m，平均 57.64m。 基底为 k8砂岩，为厚层状中细粒长石石英砂岩，厚度 1.212.83m，平均 3.55m。其厚度和岩性变化较大，有时有砾岩，上部发育为中砂岩和细砂岩，成分以石 英为主，其次为长石，粗颗粒发育时，含大量岩屑，分选磨圆较差较好，颗粒较细 时有钙质薄膜，钙质硅质胶结，上部含植物化石，夹砂泥岩条带，下部具斜层理，含 煤线。 本段下部地层以灰色深灰色泥岩、砂质泥岩为主，夹灰绿色灰色细砂岩、粉 砂岩，泥岩、砂质泥岩中含植物化石和铝质、菱铁矿，有时具鲕状结构，发育水平 缓波状层理，砂岩分选磨圆较好，含大量云母片，具波状斜层理。 本段的上部地层以灰绿色砂岩夹灰色、灰绿色泥岩、砂质泥岩为主要特点。砂岩 中含白云母片，分选磨圆较好，铝质、铁质胶结，泥岩、砂质泥岩有时出现紫红色斑 块，化石较少。 上段黄色地层段（p1x2） 厚度 47.5374.7m，平均 61.12m。 基底砂岩 k9，为黄绿色厚层状粗粒长石石英砂岩，底部含砾，分选磨圆差，泥质 胶结，有时夹粉砂岩条带，具波状层理和斜层理，为河床相沉积物。厚度 4.7520.55m，平均 12.65m 下部以灰黄色中粒砂岩为主，夹 12 层深灰色砂质泥岩；上部以灰绿色、紫红色 砂质泥岩为主，夹 23 层中粒、细粒砂岩。 顶部为桃花泥岩，为浅灰、灰绿和灰紫色铝质泥岩，含大量铁质鲕粒，且分布不 均。风化后颜色鲜红，如桃花绽放，故俗称“桃花泥岩” 。厚 8.709.40m，平均 9.05m。 （6）二叠系上统上石盒子组（p2s） 区内本组地层上部多被剥蚀，区域根据岩性、岩相特征可分为上、下两段，井田 内为其下段（p2s1）沉积。 与下石盒子组连续沉积。底部 k10为杂色厚层状长石石英粗砂岩，分选性、磨圆 度较差，底部含砾，下部以灰绿紫红色泥岩为主，夹 34 层灰白、灰绿色中、细砂 岩，泥岩中绿色的部分含铝质，红色的部分含铁质，砂岩厚度不大，呈透镜状分布， 分选磨圆中等，硅质胶结，具缓波状层理；上部以黄绿色中粗粒为主，夹 34 层紫 红灰绿色、深灰色泥岩、砂质泥岩，砂岩的发育特征是从下到上颗粒变细，层理也 由斜层理变为水平层理，泥岩、砂质泥岩厚度不大，含铝质和铁质，植物化石少见。 井田内本段最大残积厚度 130m。 （7）第四系中上更新统（q2 2 3 3） 分布于坡梁和沟谷中。岩性为淡黄色亚粘土，垂直节理发育，厚度 020m，与下 伏地层呈角度不整合接触。 （8）第四系全新统（ q4） 为近代冲洪积物，由卵石、砾石、砂等杂乱堆积组成，未胶结。厚度 020m。 1.2.1.2 含煤地层含煤地层 区内主要含煤地层为山西组和太原组。 山西组平均厚度 47.58m，含 1、4、5、6 号煤层，均为不稳定不可采煤层，煤层 总厚 0.53m，含煤系数为 1.11%。 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 7 页 太原组平均厚度 110.82m，含煤 13 层，自上而下编号为 81、82、84、9上、 9、11、12、13、13下、14、14下、15上及 15 号，其中 15 号煤层为全区可采的稳定煤 层，其余煤层均为不可采之不稳定煤层，煤层总厚 7.69m，含煤系数为 6.94%。可采煤 层总厚 5.02m，可采含煤系数为 4.53%。 1.2.2 地质构造 本井田总体上为一向斜构造（北亩向斜） ，北亩向斜轴部位于井田中南部，两翼对 称，地层倾角 38，井田内发现 7 条正断层，除 f5 正断层落差为 15m 外，其余 断层落差均不大，在 56m 之间, 井田中西部陷落柱较发育，现将井田内主要构造分 述如下： 1.2.2.1 褶曲 （1）北亩向斜 位于井田中西部、北亩村北，向斜轴呈 nwse、e贯穿全井田，区内延伸 2930m。 两翼地层倾角 37。 （2）北亩西背斜 位于井田西部、北亩村西北方向，在井田内由南至北穿过，轴向 n10wn45 w，区内延伸910m。两翼地层倾角38。 1.2.2.2 断层 通过地表出露结合矿井揭露情况，在全井田范围内发现断层 7 条，均为正断层， 落差 5-15m。见断层特征表。 断层特征表断层特征表 断层名称性质延伸长度 （m） 走向倾向倾角（）落差（m）备注 f1正断层220北西南西756北部 f2正断层230北东北西756中部 f3正断层200北东北西755东南部 f4正断层200北东北东805东南部 f5正断层360北东北东7615东南部 f6正断层275北东北东805东南部 f7正断层340北东北西805西南部 1.2.2.3 陷落柱 通过地表出露结合矿井揭露情况，井田范围内共发现陷落柱 12 个，主要集中在本 区的中部。陷落柱形态基本上都为圆形，直径 55265m 之间。 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 8 页 1.3 煤层的埋藏特征 1.3.1 井田地层及含煤地质 煤层赋存特征见区域地层简表。 区 域 地 层 简 表 界 系 统(群) 组段符号 厚度 (m) (最小-最大) 一般 岩性描述 0-130 第四系 q 35 砾石，黄土及砂层。 0-63 新 生 界 上第三系 n2 40 棕红色粘土，底部为底砾岩。在榆社、平定县一带， 粉砂土，粘土夹薄层泥灰岩。 80168 石千峰组 p2sh 100 紫红色长石砂岩、泥岩夹页岩、钙质结核 240-450 上统 上石盒子组 p2s 312 紫色砂质泥岩、黄绿色砂质泥岩脑杂色砂岩、泥岩 90170 下石盒子组 p1x 161 灰绿色砂质泥岩、中粗砂岩、页岩 3698 二 叠 系 下统 山西组 p1s 56 灰白色砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层 81141 上统 太原组 c3t 120 灰白色砂岩、黑色砂质泥岩、35 层灰岩、煤层 2468 石 炭 系 中统 本溪组 c2b 45 灰白色铝土页岩、泥岩、14 层灰岩、底部含铁矿 120200 峰峰组 o2f 150 中层状豹皮状灰岩，灰白、灰黄色薄层状白云质灰岩， 夹灰黑色中层状灰岩。 古 生 界 奥 陶 系 中统 上马家 o2s170308 顶部为白云泥灰岩夹泥质灰岩夹泥质灰，中上部灰黑 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 9 页 界 系 统(群) 组段符号 厚度 (m) (最小-最大) 一般 岩性描述 沟组 220 色中厚状豹皮状灰岩夹泥岩，下部为泥灰岩，角砾状 泥灰岩。 下马家沟组 o2x 37-213 120 青灰色中厚巨厚灰岩，下部为角砾关泥灰岩，底部 为浅灰、黄绿色钙质页岩。 下统o164209 浅灰色中厚巨厚层状白云岩，含燧石条带及结核白 云岩，含燧石条带及结核白云岩，下部泥质白云岩夹 竹叶状白云岩 112 1.3.1.1 含煤地层含煤地层 山西组平均厚度 47.58m，含 1、4、5、6 号煤层，均为不稳定不可采煤层，煤层 总厚 0.53m，含煤系数为 1.11%。 太原组平均厚度 110.82m，含煤 13 层，自上而下编号为 81、82、84、9上、 9、11、12、13、13下、14、14下、15上及 15 号，其中 15 号煤层为全区可采的稳定煤 层，其余煤层均为不可。 陷落柱情况一览表陷落柱情况一览表 陷落柱位置形状最大长度备注 x1西北部圆形205m x2西北部圆形265m x3西北部圆形205m x4北部圆形180m x5北部圆形115m x6北部圆形200m x7中北部圆形180m x8中北部圆形55m x9中北部圆形125m x10中部圆形60m x11中部圆形95m x12中部圆形100m 采之不稳定煤层，煤层总厚 7.69m，含煤系数为 6.94%。可采煤层总厚 5.02m，可 采含煤系数为 4.53%。 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 10 页 井田内可采煤层为太原组的 15 号煤层，位于太原组下部，k1砂岩之上，上距 k2 灰岩 23m 左右。厚度 4.207.25m，平均 5.02m，04 层夹矸，结构简单复杂，为 全井田稳定可采煤层。直接顶板岩性为泥岩或砂质泥岩，底板岩性为泥岩或砂质泥岩。 煤层特征表煤层特征表 煤层厚度 最小最大 地层单位煤层 平均（m） 煤层结构 夹矸层数 稳定性可采性 顶板 岩性 底板 岩性 太原组15 4.20-7.25 5.02 简单复杂 0-4 稳定全部可采 泥岩 砂质泥岩 泥岩 砂质泥岩 1.3.1.2 可采煤层 井田内可采煤层为太原组的 15 号煤层，位于太原组下部，k1砂岩之上，上距 k2 灰岩 23m 左右。厚度 4.207.25m，平均 5.02m，04 层夹矸，结构简单复杂，为 全井田稳定可采煤层。直接顶板岩性为泥岩或砂质泥岩，底板岩性为泥岩或砂质泥岩。 煤层特征表 煤层厚度 最小最大 地层单位煤层 平均（m） 煤层结构 夹矸层数 稳定性可采性 顶板 岩性 底板 岩性 太原组15 4.20-7.25 5.02 简单复杂 0-4 稳定全部可采 泥岩 砂质泥岩 泥岩 砂质泥岩 1.3.1.3 煤层围岩性质煤层围岩性质 根据河北煤田地质研究所提交的岩石力学性质试验成果报告，山西昔阳运裕煤业 有限责任公司 15 号煤层顶底板岩石力学性质如下： 岩岩 石石 力力 学学 性性 质质 表表 力学 性质 抗压强度 （mpa） 抗拉强度 （mpa） 抗剪强度岩性 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 11 页 钻孔号 内摩擦角 凝聚力 （mpa） 顶板 34.71.032414.4 泥岩 y-4 底板 32.30.836205.2 铝质泥岩 顶板 53.21.534294.9 泥岩 y-5 底板 32.30.734544.7 砂质泥岩 老顶 45.62.939208.0 石灰岩 回风立井检 查孔底板 25.10.830414.5 泥岩 1.3.1.4 煤的性质及品种 1物理性质 区内 15 号煤层呈黑色，金刚光泽、强玻璃光泽沥青光泽，光亮型及半亮型煤。 以镜煤、亮煤为主，夹暗煤条带。一般具贝壳状、眼球状断口，有一定韧性，具内、 外生裂隙发育，裂隙中均有矿物质充填，具条带状、线理状结构，煤质坚硬。 2化学性质 根据河北煤田地质研究所提交的 15 号煤层试验报告结合以往精查、详查勘探成果 汇总，区内 15 号煤层的化学性质如下： 15 号煤层 水分（ mad） 原煤：0.74%-3.07%，平均1.51%； 浮煤：0.68%-3.33%，平均1.38%； 灰分（ad ） 原煤: 9.36%-31.63%，平均20.13%； 浮煤：4.74%-8.37%，平均6.67%； 挥发分（vdaf）原煤：7.71%-14.35%，平均11.09%； 浮煤：7.06%-8.41%，平均7.57%； 全硫（st,d） 原煤：1.07%-2.63%，平均1.75%； 浮煤：0.75%-1.53%，平均1.18%； 发热量（qgr, d）原煤：23.01-32.45mj/kg,平均27.33mj/kg； 焦渣特征(crc)：原煤 2； 浮煤：2； 碳（cdaf）：91.46-92.95，平均 92.14； 氢（hdaf）：3.62-3.83，平均 3.71； 氧（odaf）：1.14； 氮（ndaf）：1.05-2.88，平均 1.50； 视密度 1.34-1.41t/m3，平均 1.36t/m3； 浮煤回收率：43.1-80.0，平均 62.1。 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 12 页 本次采用成果中 y-2 孔及 y-3 孔原煤全硫（st,d）超标，甚至高达 12.10%，但浮 煤最高仅为 1.53%，说明可以通过洗选将原煤硫分有效的降下来，其次，y-2 孔及 y-3 孔都布置在现运裕煤矿正在开采的井田东部地段，由于采取的井下煤层煤爆性试验样 只有 1.94%，说明 y-2 孔及 y-3 孔原煤全硫试验数据异常，可能为 采样污染所致，故 进行统计时没有采用。 根据 2008 年 3 月河北煤田地质研究所提交的 15 号煤层试验报告，发热量 （qgr.d）在 23.01-32.45mj/kg 之间，为中热值特高热值煤层。 3、瓦斯 根据矿井地质报告及矿方提供的 2006 年度瓦斯等级鉴定资料，运裕煤矿相对瓦斯 涌出量为 27.36m3/t，绝对瓦斯涌出量为 9.43m3/min；二氧化碳相对涌出量为 1.62m3/t，绝对涌出量为 0.56m3/min。属高瓦斯矿井。当时矿井没有正式生产。 4、煤尘 山西省煤炭工业局综合测试中心于 2006 年 8 月 17 日对 15 号煤层的测试结果为： 火焰长度为 0mm，岩粉用量 0，15 号煤层煤尘无爆炸危险性。 5、煤的自燃倾向性 山西省煤炭工业局综合测试中心于 2006 年 8 月 17 日对 15 号煤层的测试结果为： 煤的吸氧量为 1.1354cm3/g，自燃等级为级，属不易自燃煤层。 6、地温、地压 据矿井调查，煤矿开采过程中，地温一直保持在正常值内，一般为 1617之间， 且地压也未见异常。 7、煤与瓦斯突出 根据该矿井及邻近生产矿井资料，15 号煤层均未发生过突出现象。 1.4 水文地质 1.4.1 地表水 井田内河流水系发育，洪水川自井田西北部由西南向东北流过，南峪河在井田东 部由南向北穿过，二者于井田东北界外合并后流入井田东部的松溪河，松溪河区域上 再向东流入甘陶河，经河北井径与温河汇入滹沱河，属滹沱河水系。 以上河流雨季时水量较大，旱季水量较小，甚至干枯，属季节性水流。 本井田东南矿界外有松溪河上游的郭庄水库，水库以上汇流面积 173km2，填高 31.6m，最大库容 1852 万 m3，有效库容 600 万 m3，坝顶标高 936.9m，最高蓄水标高 936.4m。由于水可以通过各种导水通道，如导水断层、大的裂隙带、含水层等间接影 响煤矿开采，故一定注意保持一定距离的防隔水保安煤柱。 洪水川在井田东南部的最高洪水位为 905m 左右，山西昔阳运裕煤业有限责任公 司主、副井口及工业广场标高均高于当地历年最高洪水位，不存在洪水淹井等洪灾事 故。但也要预防雨季时雨水倒灌进入井筒。 1.4.2 含水层 本井田含水层自下而上有奥陶系中统峰峰组石灰岩岩溶裂隙含水层、石炭系上统 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 13 页 太原组砂岩裂隙及石灰岩岩溶裂隙含水层、二叠系下统山西组、下石盒子组砂岩裂隙 含水层及第三、四系松散岩类孔隙含水层。 1.4.2.1 中奥陶统石灰岩岩溶裂隙含水层 该含水层厚 120m 以上，岩性一般为深灰灰黄色石灰岩、角砾状灰岩、白云质灰 岩及泥质灰岩，结构致密，性脆，岩溶裂隙较发育，富水性强弱不均，有铁质污染现 象。据位于井田西北方向 3.5km 的寺家庄煤矿水源井资料，水位标高为 506.00m，现日 取水量 300m3 左右，富水性强；位于井田南部 21km 由山西省水文一队施工的 b1 号 水文孔水位标高为 854.76m。根据区域资料推测本区奥灰水水位标高在 520530m 之间， 奥灰水流向由南向北。 1.4.2.2 上石炭统太原组碎屑岩类夹石灰岩岩溶裂隙含水层 主要由太原组下段 15 号煤上部的 k2、k3、k4三层石灰岩组成，它们在井田内分布 稳定、广泛，据钻探资料，三层灰岩岩溶裂隙发育，充填物较少，钻探在揭露它们时 多数发生漏水或冲洗液消耗量大、水位下降等现象，相比较，k2灰岩由于厚度较大， 发生漏水现象更严重。根据李家沟精查勘探报告中 966 号钻孔抽水试验结果，三层灰 岩总的单位涌水量为 0.64l/sm，水位标高 833.90m，渗透系数 6.08m/d。富水性中 等。 1.4.2.3 下二叠统山西组砂岩裂隙含水层 二叠系下统山西组底部（k7）砂岩及 3 号煤顶板砂岩等 4 层砂岩，这些砂岩粒度 大多较粗，成分以石英、长石、岩屑等组成，孔隙式、接触式胶结，厚度较大，在几 米十几米，节理、裂隙发育，具有一定的储水和导水条件，由于含水层埋藏较深， 补给主要依靠区外远源径流补给，补给条件差，因而富水性弱。据以往抽水试验结果， 单位涌水量为 9.9310-5l/sm。 1.4.2.4 二叠系上、下石盒子组砂岩裂隙含水层 该含水岩组由若干层砂岩组成，其主要含水层为 k7、k8、k9、k10、k11砂岩及基岩 风化层，整体上埋藏较浅的含水层接受易于补给，各砂岩含水层之间由于泥岩的阻隔， 联通性差，水力联系弱，本区补给条件单一，为大气降水，上、下石盒子组出露地表， 大气降水可直接入渗补给，浅部富水性强于深部。从区内钻孔简易水文观测资料来看， 除有少数钻孔在本层段有消耗量增大情况外，其它钻孔无异常反映，消耗正常，本区 由于地形切割强烈，有相当一部分处于当地侵蚀基准面以上，地下水多以散泉的形式 在山坡或沟谷中出露，泉水汇集而成小溪流，这些泉水均属裂隙潜水补给，动态变化 受气象因素控制明显，干旱季节流量骤减，时常断流。 1.4.2.5 第四系松散岩类孔隙含水层 本区地表被第四系松散层覆盖，可直接接受大气降水补给，部分向下补给基岩含 水层，部分于沟谷低洼处以井、泉的形式排泄，位于沟谷低处的富水性好，是当地居 民生活用水的主要来源，井田内各水井的取水量均在 20m3 以下。井田范围内，由于煤 层埋藏深，所以对煤层开采影响很小。 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 14 页 1.4.3 隔水层 1.4.3.1 中石炭统本溪组隔水层 本溪组铝土泥岩、泥岩、砂质泥岩岩性致密，不透水，平均厚度 40.36m 左右，是 良好的隔水层。 1.4.3.2 石炭系太原组和二叠系山西组及下石盒子组层间隔水层组 本隔水层组由泥岩、砂质泥岩、粘土质泥岩及煤层等组成。分布于各层石灰岩和各 层砂岩含水层之间，起到层间相对隔水的作用。 1.4.3.3 第三、四系松散层隔水层 第三、四系松散层间的粘土层、亚粘土、砂质粘土均为良好的隔水层。 1.4.4 充水因素分析 山西昔阳运裕煤业有限责任公司开采太原组 15 号煤层，15 号煤层直接充水含水 层为 k2、3、4石灰岩含水层，根据 gb12719-91矿区水文地质工程地质勘探规范 附录 f，冒落带、导水裂隙带最大高度经验公式表： 井田内批采的 15 号煤层以上顶板岩性为厚十余米以上的细粉砂岩及石灰岩等 互层，选用公式如下： 煤层顶板冒落带取经验公式 lf=45m 导水裂隙带取经验公式 hf 2 . 11 1 . 24 . 2 100 n m lf预测冒落带最大高度 m煤层采厚（取 5.02 m） hf导水裂隙带最大高度 n煤分层数（取 1） 15 号煤层冒落带最大高度为 20.08-25.10m，15 号煤层导水裂隙带最大高度为 123m。 15 号煤层直接充水含水层为 k2、3、4石灰岩含水层，由于开采产生的导水裂 隙带局部地段可到达山西组上部，均属弱含水层，对矿井的开采威胁较小。 山西昔阳运裕煤业有限责任公司井下涌水主要为井筒和采区煤层中渗水。根据 2006 年实测资料，矿井涌水量为 100200m3/d。 初步分析，其原因一是由于井田内及周边分布有多块采空区，都有不同程度的少量 积水，可沿煤层底板向巷道渗透；二是井田内煤层采空、顶板跨落形成塌陷裂隙，会 导致上部含水层的水沿裂隙下渗。至于深部奥灰水，由于 15 号煤层底板标高西南界处 最低为 672m，在区域奥灰水位（520530m）之上，为不带压开采，奥灰岩溶地下水不 会对 15 号煤层开采形成威胁。 通过以上分析，本区主要充水因素为： 15 号煤层的直接充水含水层为 k2、3、4石灰岩含水层，由于开采产生的裂隙， 可沟通上覆含水层，均为弱含水层。 继续教育学院毕业设计（论文）纸 第 15 页 本矿矿井涌水量随季节和降水量有一定的变化，由于未做专门记录，暂无法提供具 体数据。 本区奥灰岩溶水对 15 号煤层开采没有影响。 1.4.5 矿井涌水量 山西昔阳运裕煤业有限责任公司原设计能力为 15 万 t/a，升级后提升到 90 万 t/a。 根据 2006 年实测资料，现矿井涌水来源主要为井筒揭露含水层后，地下水 顺井筒汇集到水仓，还有就是现井巷分布面积较大，与历年采空区相通，可汇集 煤层中渗水，煤矿采用 3 寸泵抽水 35 小时，矿井涌水量为 100200m3/d，近几 年基本变化不大，吨煤富水系数 0.220.44 左右。现采用吨煤富水系数进行预算 如下： q=ak q预计矿井涌水量 a预计生产能力（取 2727 t/d） k（富水系数 0.220.44m3/t） 经预算，当 山西昔阳运裕煤业有限责任公司生产能力达到 90 万 t/a 时，其矿井 正常涌水量为 600m3/d，最大涌水量为1200m3/d。 根据周边其他生产煤矿的矿井涌水情况，一般吨煤富水系数 k 大多在 0.160.55 间，故采用富水系数进行预算还是比其它方法预算的要可靠。 1.4.6 供水水源 目前，矿井生活用水来源于工业广场内第四系潜水井，供水方便，满足本矿生活 用水。矿井生产、防尘利用井下净化处理后的矿坑水，可满足井下生产要求。作为长 远