煤矿矿井初步设计.doc

河河 南南 理理 工工 大大 学学 本本 科科 毕毕 业业 设设 计（论文）计（论文） 0 摘摘 要要 本设计是针对河南省永煤集团城郊矿二 2 煤层的矿井初步设计。城 郊矿自然地质条件中等，二 2 煤层属中厚煤层，矿井涌水量一般。设计 采用立井二水平开拓，采用带区和采区式准备，综合机械化开采。主要 对矿井开拓方式、准备方式和采煤方法进行了初步设计，设计时根据现 有经济技术条件，尽可能采用先进的开采技术和设备，并对矿井设计提 出一些自己的看法。 关键词：煤矿 立井开拓 矿井初步设计 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） - 0 - abstract the design is the first step design that henan province chengjiao coal industry colliery.it is mainly according to 二 2 colliery,sactual nature term and the geology term now.二 2 colliery belong to the thick coal seam,whose average thickness is 2.95m and the colliery water is middle in cacity.this design adopts the erected sheft, one levels climb and down mountain to mine of expand the way,and the adoption adopt the area type to prepare the way,and synthesize the mechanization to put a crest the coal adopt a time all and high adopt the coal method,and primarily expand the way to colliery,preparation way,adopted the coal method to proceeds the first step design, transport of colliery ,well ventiated,drain etc. production system with of the relation proceeds relevant elucidation in the design process,as far as possible adopting forerunner with equipments,increasing colliery material level with produce the efficiency. keywords： mine colliery shaft well fiest step design fully mechannized sublevel caving mining 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） - 0 - 目 录 前言 1 1 井田概况及井田地质特征 2 1.1 井田概况.2 1.2.1 地层 .4 1.2 井田情况.6 1.2.1 煤层及煤质特征 6 1.2.2 其他开采条件 11 1.2.3 井田水文地质特征 12 1.3 井田勘探程度.14 1.3.1 勘探程度 .14 1.3.2 地质勘探程度及精查勘探地质报告的评价 .15 2 矿井储量年产量及服务年限 16 2.1 井田境界16 2.2 井田储量.17 2.2.1 矿井工业储量 17 2.2.2 矿井设计储量 .18 2.2.3 矿井设计可采储量 19 2.3 矿井年产量及服务年限21 2.3.1 计算依据 21 3 井 田 开 拓 23 3.1 概 述.24 3.1.1、矿区内生产矿井的开拓方式概述及评价 .24 3.2 井田开拓25 3.2.1 对井田开拓中问题分析 25 3.3.2 井壁的支护材料及井壁厚度 .40 3.3.3 井筒深度 .40 3.4 井底车场42 3.4.1 概述 .42 3.4.2 线路总平面布置设计 42 3 4.3 井底车场各存车线长度的确定 44 3.4.4 井底车场线路总平面布置 50 3.4.5 井底车场通过能力计算 51 3.5 开采顺序及带区、采煤工作面的配置.58 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） - 1 - 3.5.1 开采顺序 58 3.5.2 保证年产量的同采采区数和工作面数 58 3.6 井巷工程和建井工期.60 4 准备方式 63 4.1 准备方式的选择.63 4.1.1 选择原则 63 4.1.2 准备方式的确定 .63 4.2 带区巷道布置及生产系统64 4.2.1 带区准备参数的确定 .64 4.2.2 带区巷道布置 .65 4.2.3 带区硐室 .65 4.2.4 带区生产系统 .67 4.3 回采工艺设计67 5 矿井运输、提升及排水 71 5.1 矿井运输.71 5.1.1 井下运输系统 71 5.1.2 井下运输方式 .71 5.1.3 采区运输设备的选型 .71 5.1.4 大巷运输及设备选型计算 .72 5.1.5 电机车台数的计算 74 5.2 矿井提升75 5.2.1 主井提升设备选型计算 .75 5.2.2 立井提升设备选型计算 76 5.3 矿井排水.84 5.3.1 概述 84 5.3.2 排水设备选型计算 84 6 通风和安全 .92 6.1 矿井瓦斯情况.92 6.1.1 选择原则 92 6.1.2 通风方式和通风系统 94 6.1.3 矿井通风示意图 .95 6.2 风量计算及风量分配.96 6.2.1 确定总风量 96 6.2.2 风量分配 98 6.3 矿井通风阻力计算.99 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） - 2 - 6.3.1 计算原则 100 6.2.2 计算方法 100 6.4 扇风机选型104 6.4.1 选择主扇 105 6.4.2 电动机选择 107 6.5 防止漏风和降低风阻的措施.108 6.5.1 防止漏风和降低风阻的措施 .108 6.6 矿井安全技术措施109 6.6.1 概述 .109 6.6.2 预防井下火灾的措施 109 6.6.3 粉尘的综合防治 110 6.6.4 预防井下水灾的措施 110 7 矿山环保 111 7.1 矿山污染源概述.112 7.2 矿山污染的防治112 7.2.1 矿井水处理 112 7.2.2 固体废弃物处置 112 7.2.3 噪声治理 .113 7.2.4 绿化措施 113 7.3 地表塌陷及生态保护措施113 7.3.1 地表塌陷的预防措施 113 7.3.2 地表塌陷整治覆土 114 7.3.3 矸石回填塌陷区 114 致 谢 114 参 考 文 献115 附录 a 文翻译（原文） 116 附录 b 英文翻译（译文）.121 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） - 0 - 前前 言言 毕业设计是采矿专业全部教学进程中的最后的一个环节。它是学生毕业设计是采矿专业全部教学进程中的最后的一个环节。它是学生 在完成本科教学计划规定的学习内容之后，综合运用各门学科的理论知在完成本科教学计划规定的学习内容之后，综合运用各门学科的理论知 识，分析和解决采矿工程中遇到的技术问题，所以它也是本科采矿专业识，分析和解决采矿工程中遇到的技术问题，所以它也是本科采矿专业 的核心和学生的综合考察。的核心和学生的综合考察。 毕业设计是在学生搜集、整理和运用资料的基础上，按照毕业设计是在学生搜集、整理和运用资料的基础上，按照矿产资矿产资 源法源法 、 煤炭法煤炭法 、 煤炭工业技术政策煤炭工业技术政策 、 煤矿安全规程煤矿安全规程和和煤炭工煤炭工 业矿业设计规范业矿业设计规范 ，完成井田开拓及准备方式、采煤方法的选择、矿山运，完成井田开拓及准备方式、采煤方法的选择、矿山运 输、提升、排水、通风的设计，最后进行毕业答辩，完成本科学业。通输、提升、排水、通风的设计，最后进行毕业答辩，完成本科学业。通 过毕业设计可以进一步培养学生分析问题和解决问题的综合能力、撰写过毕业设计可以进一步培养学生分析问题和解决问题的综合能力、撰写 技术文件和工程制图的基本技能。技术文件和工程制图的基本技能。 衷心感谢院领导的支持和帮助，以及采矿教研室老师的辛勤辅导，衷心感谢院领导的支持和帮助，以及采矿教研室老师的辛勤辅导， 尤其是李化敏老师的认真、耐心、详细的辅导，使我能按质、按量的完尤其是李化敏老师的认真、耐心、详细的辅导，使我能按质、按量的完 成毕业设计。成毕业设计。 由于本人知识水平和知识范围的限制，设计中难免有不当和错误之由于本人知识水平和知识范围的限制，设计中难免有不当和错误之 处，恳请批评指正。处，恳请批评指正。 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） - 1 - 1 井田概况及井田地质特征井田概况及井田地质特征 1.1 井田概况井田概况 1、交通位置、交通位置 城郊矿井位于河南省永城煤田中部，永城县城位于井田中心部位。城郊矿井位于河南省永城煤田中部，永城县城位于井田中心部位。 西北距陇海、京九铁路商丘车站西北距陇海、京九铁路商丘车站 95km，东北至京泸铁路徐州站，东北至京泸铁路徐州站 97km。 东南至宿州车站东南至宿州车站 76km，西南至京九铁路亳州车站，西南至京九铁路亳州车站 55km，310 国道和商国道和商 宿省道从井田内穿过。井田北邻陈四楼井田，地理坐标为宿省道从井田内穿过。井田北邻陈四楼井田，地理坐标为:东经东经 162 17 30“-16225 21“,北纬北纬 3353 52“-3400 35“。区内公路四通八达，。区内公路四通八达， 交通方便。交通位置见图交通方便。交通位置见图 1-1。 2、地形地势、地形地势 矿区位于淮海冲积平原北部，地势平坦。地形西北高，东南低，略矿区位于淮海冲积平原北部，地势平坦。地形西北高，东南低，略 向东南倾斜。地面标高最高向东南倾斜。地面标高最高 34.58m，最低，最低 31.03m，一般高程，一般高程 3234m。全为第四系全新统亚砂土及粘土覆盖，其厚度为。全为第四系全新统亚砂土及粘土覆盖，其厚度为 219.75441.26m，平均，平均 364.91m。地表水系不发育，地下水位埋藏较浅，。地表水系不发育，地下水位埋藏较浅， 其静水位标高为其静水位标高为 31.7028.72m，平均埋深为，平均埋深为 2m。 3、气象及地震、气象及地震 本区地处中纬度（本区地处中纬度（34） ，属半干旱、半湿润气候，蒸发量大于降雨，属半干旱、半湿润气候，蒸发量大于降雨 量，干湿差达，四季分明。年平均气温量，干湿差达，四季分明。年平均气温 14.3，月平均气温最高为，月平均气温最高为 26.7，最低为，最低为-0.97。降雪期和冻结期为每年。降雪期和冻结期为每年 12 月至翌年月至翌年 3 月。最大月。最大 冻土深度为冻土深度为 19cm，一般，一般 10cm 左右。年平均降雨量左右。年平均降雨量 862.9mm，降雨量多，降雨量多 集中在集中在 78 月份，占全年的月份，占全年的 50%以上。影响到本区地震烈度为以上。影响到本区地震烈度为 6 度。度。 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） - 2 - 苏 江 省 线 徐州市 沪 海 濉溪 城郊井田 安 淮北市 萧 县 青龙山 山东省 夏邑 虞城 南河 商丘市 陇 省 砀山 永城市 宿州市 青町 蒙城 徽 怀远 蚌埠市 铁路 公路 城市 省界 图例省 鹿邑 阜阳市 涡阳 亳州市 百善 符离 集 县城 集镇 永城 矿区 京 线 4、煤矿发展简史 永城矿区永城矿区 19581958 年开始开发建设，矿区位于河南省永城县境内，矿区年开始开发建设，矿区位于河南省永城县境内，矿区 内煤炭资源丰富，煤质较好，为优质无烟煤。矿区内现生产的矿井主要内煤炭资源丰富，煤质较好，为优质无烟煤。矿区内现生产的矿井主要 为：葛店矿、车集矿、陈四楼矿、新庄矿。基建矿井为刘河矿。为：葛店矿、车集矿、陈四楼矿、新庄矿。基建矿井为刘河矿。 矿区农矿区农 业主要以小麦，玉米为主，矿区水源主要来自地下水，电源来自永城电业主要以小麦，玉米为主，矿区水源主要来自地下水，电源来自永城电 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） - 3 - 厂，劳动力以当地农民为主，建筑材料基本来自当地。厂，劳动力以当地农民为主，建筑材料基本来自当地。 5、水源和电源、水源和电源 矿井供水水源取用于地下水和利用矿井排水。取用于地下水为工业矿井供水水源取用于地下水和利用矿井排水。取用于地下水为工业 场地生产、生活用水；利用矿井排水净化后作为井下消防洒水、断面防场地生产、生活用水；利用矿井排水净化后作为井下消防洒水、断面防 尘及洗煤厂生产补给用水。尘及洗煤厂生产补给用水。 矿井地面建有矿井地面建有 110kv 变电站，两回变电站，两回 110kv 供电线路来自矿区供电线路来自矿区 110kv 开关站。矿井开关站。矿井 110kv 变电站安装有三台变电站安装有三台 sf7- 1000/110，10000kva、110/6kv 变压器。变压器。 1.2 井田地质特征井田地质特征 1.2.1 地层地层 本区属华北上古生界聚煤区，井田地层基本和区域地层相一致，区本区属华北上古生界聚煤区，井田地层基本和区域地层相一致，区 内仅有奥陶系零星出露。井田含煤层由上至下由太原群、山西组、下石内仅有奥陶系零星出露。井田含煤层由上至下由太原群、山西组、下石 盒子组、上石盒子组。根据钻孔揭露的地质特征自下而上为中奥陶统盒子组、上石盒子组。根据钻孔揭露的地质特征自下而上为中奥陶统 （o2）中上石炭统（）中上石炭统（c2c3）二叠系（）二叠系（p）和新生界（）和新生界（k2） ，由老至新叙述，由老至新叙述 如下：如下： 1）中奥陶统（）中奥陶统（o2） ，中石炭统本溪组（，中石炭统本溪组（c2b） 中奥陶统（中奥陶统（o2）最大厚度）最大厚度 490.42m，中石炭统本溪组（，中石炭统本溪组（c2b）主要有）主要有 铝土泥岩和鱼状铝土泥岩组成，厚度铝土泥岩和鱼状铝土泥岩组成，厚度 4.5411.42 平均厚度为平均厚度为 8.21m。 2）上石炭统太原驵（）上石炭统太原驵（c3t） ，下二叠统山西组（，下二叠统山西组（p1s） 上石炭统太原驵（上石炭统太原驵（c3t）含煤最多达）含煤最多达 10 层，单煤层厚度层，单煤层厚度 0.180.75m，下二叠统山西组（，下二叠统山西组（p1s）厚度）厚度 72.4130.10m 平均厚度为平均厚度为 102.54m,含煤含煤 3 层。层。 3） 下二垒组统下石盒子组（下二垒组统下石盒子组（p2s） ，上二叠统上石盒子组（上二叠统上石盒子组（p2s） 下二垒组统下石盒子组（下二垒组统下石盒子组（p2s）厚度）厚度 45.03405.01m，平均厚度为，平均厚度为 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） - 4 - 69.63m，含煤，含煤 57 层，其中三层，其中三1、三、三 22、三 、三4煤为可采煤层。煤为可采煤层。 上二叠统下石干峰组（上二叠统下石干峰组（p2sh）第三系（）第三系（r） 1.2.2 构 造 本区位于华北台块东南隅，山东台背斜徐蚌凹折带中；秦岭昆仑本区位于华北台块东南隅，山东台背斜徐蚌凹折带中；秦岭昆仑 纬向构造带东段北支的南侧，新华夏系第二沉降带的东侧。纬向构造带东段北支的南侧，新华夏系第二沉降带的东侧。 本井田位于北北东向的永城隐伏背斜西翼中段。井田内地层走向多本井田位于北北东向的永城隐伏背斜西翼中段。井田内地层走向多 变；东南部为北北东向，南部由于两组不同方向的构造符合而成马鞍状，变；东南部为北北东向，南部由于两组不同方向的构造符合而成马鞍状， 中部、北部受断层影响，呈波状起伏，走向多变。地层倾角中部、北部受断层影响，呈波状起伏，走向多变。地层倾角 20-30。本。本 井田总体构造特征以宽缓褶曲为主，影响本井田的断层有井田总体构造特征以宽缓褶曲为主，影响本井田的断层有 5 条，褶曲条，褶曲 5 个。井田构造复杂程度为中等复杂。褶曲及断层特征详见褶曲特征表个。井田构造复杂程度为中等复杂。褶曲及断层特征详见褶曲特征表 1-1 和断层特征表和断层特征表 1-2。 表 1-1 主要褶曲特征表 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） - 5 - 序号褶曲名称描述 1四里禅堂向斜位于井田中部，走向近南北，长约 9km。 2城郊向斜 位于永城县东关及城厢乡之东，马岗背斜 之西，总体走向近南北。东西宽约 1km， 南北长约 2km，呈构造盆地状。 3陈四楼向斜 位于井田北部，被 f16 切割。走向近南北， 长约 6km。 4马岗背斜 位于蒋阁向斜西侧，轴向近南北。全长约 3.0km，宽约 0.5km。 5蒋阁向斜 位于井田东南角，轴向近南北，延伸长约 5.5km，宽约 1.8km，为短轴向斜。 1.2 井田情况井田情况 1.2.1 煤层及煤质特征煤层及煤质特征 1、煤层、煤层 上石炭统太原组合下二叠系统山西组为含煤地层。见矿井综合柱状上石炭统太原组合下二叠系统山西组为含煤地层。见矿井综合柱状 图图 1-2。可采煤层有两层，主要可采煤层为二。可采煤层有两层，主要可采煤层为二 2 煤，大部分可采煤层为三煤，大部分可采煤层为三 2 煤。详见可采煤层特征表煤。详见可采煤层特征表 1-3。煤层顶底板特征见综合柱状图。煤层顶底板特征见综合柱状图 1-2。 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） - 6 - 表 1-2 断层特征表 产状序 号 名称性 质 倾向走向倾角 (度) 最大落差 (m) 交 切 情 况 可靠程度备注 1f48正esne708-32可靠 2f53正nsew7014-42较可靠 3f4正seewe5910-15可靠 4f5正seew 74 70 8-12可靠 顶底板岩性 序 号 煤层 名称 煤层厚度 （m） 最小最 大 平均 平 均 可 采 厚 度 煤层 倾角 间距 （m ） 硬度 （f） 容 重 （t/ m3） 煤层 稳定 程度 顶板底板 1234567891011 2二 2 0.807.6 2.95 2.9 5 415中硬1.47稳定 泥岩、 粉砂岩 泥岩、 粉砂 岩 3三 2 0.852.8 1.56 1.5 6 815 85 中硬1.40 较稳 定 泥岩 泥岩、 砂岩 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） - 7 - 煤层顶底板特征见综合柱状图煤层顶底板特征见综合柱状图 1-2 顶底板岩性 序 号 煤层 名称 煤层厚度 （m） 最小最 大 平均 平 均 可 采 厚 度 煤层 倾角 间距 （m ） 硬度 （f） 容 重 （t/ m3） 煤层 稳定 程度 顶板底板 1234567891011 2二 2 0.807.6 2.95 2.9 5 415中硬1.47稳定 泥岩、 粉砂岩 泥岩、 粉砂 岩 3三 2 0.852.8 1.56 1.5 6 815 85 中硬1.40 较稳 定 泥岩 泥岩、 砂岩 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） - 8 - 2、煤质 二二 2 煤层以亮煤、镜煤为主，暗煤次之，丝炭少量。灰分煤层以亮煤、镜煤为主，暗煤次之，丝炭少量。灰分 8.6035.67%，平均，平均 14.14%，发热量，发热量 29.49mj/kg。为低、中灰、特低。为低、中灰、特低 硫、特低磷、高发热量、易选的优质无烟煤。硫、特低磷、高发热量、易选的优质无烟煤。 三三 2 煤灰分煤灰分 13.6834.04%，平均，平均 20.10%，发热量，发热量 27.48mj/kg。为。为 累计 岩石名称 中粒 砂岩 泥岩 柱状 组统 层厚 厚度 岩性描述 灰色石英长石为主 灰色-灰绿色植物化石 地层系统 系 中粒 砂岩 二2煤 直 接 顶 细粒 砂岩 灰岩 上 统 直 接 底 浅灰色石英为主局部 为砂质泥岩或薄泥岩 黑色块状 黑灰色植物化石 深灰色方解石 二 叠 系 石 灰 系 下 统 老 顶 砂质 泥岩 深灰色云母碎片 砂岩条带 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） - 9 - 中灰，特低硫、特低磷、中发热量、中等可选的无烟煤。中灰，特低硫、特低磷、中发热量、中等可选的无烟煤。 各无烟煤均为黑灰各无烟煤均为黑灰灰黑色，少量呈铅灰色；似金光泽（或金刚光灰黑色，少量呈铅灰色；似金光泽（或金刚光 泽）条痕为灰黑色泽）条痕为灰黑色黑色；脆度大，内生裂隙中等发育，少数裂隙被次黑色；脆度大，内生裂隙中等发育，少数裂隙被次 生碳酸岩矿物所充填。煤质情况详见煤的工业分析表生碳酸岩矿物所充填。煤质情况详见煤的工业分析表 1-4。 表 1-4 煤的工业分析表 序 号 煤 层 名 称 牌 号 水分 （%） w 灰分 （%） a 挥发份 （%） v 含磷量 （%） p 含硫量 （%） s 发热量 （mj/kg） q 备 注 1二 2a1.2514.417.70.0040.49829.49 2三 2a1.5620.108.30.0050.6227.48 1.2.2 其他开采条件其他开采条件 1、瓦斯、瓦斯 在勘探过程中共采瓦斯样在勘探过程中共采瓦斯样 15 个，其中合格个，其中合格 3 个可作为参考，分析结个可作为参考，分析结 果二果二2煤煤-300m 以上为以上为 n2及及 n2co2带，带，ch4含量达含量达 0.44cm3/g，-300 以下多为以下多为 n2ch4,ch4含量为含量为 3.1cm3/g，根据煤炭资源地质勘探范围的，根据煤炭资源地质勘探范围的 规定，城郊煤矿规定，城郊煤矿井田中二井田中二2煤层中的沼气含量一般小于煤层中的沼气含量一般小于 3.3cm3/g。根据煤根据煤 炭资源地质勘探范围的规定，城郊煤矿炭资源地质勘探范围的规定，城郊煤矿属于低沼井，但应注意瓦斯含量属于低沼井，但应注意瓦斯含量 由浅向深部增加的趋势。由浅向深部增加的趋势。 2、煤尘与自燃、煤尘与自燃 煤尘爆炸性试验结果，煤尘不易自燃，无爆炸性。煤尘爆炸性试验结果，煤尘不易自燃，无爆炸性。 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） - 10 - 3、地温、地温 井田内恒温带深度约为井田内恒温带深度约为 23m23m，温度为，温度为 16.516.5，井田内地温随深度的，井田内地温随深度的 增加而增加，平均地温梯度增加而增加，平均地温梯度 2.67/100m2.67/100m，浅部地温梯度较深部高。地，浅部地温梯度较深部高。地 温局部地方偏高。温局部地方偏高。 4 4、煤层顶底板特性、煤层顶底板特性 二二2 2煤层直接顶底板多为中粒砂岩，局部为沙质泥岩或薄层状泥岩，煤层直接顶底板多为中粒砂岩，局部为沙质泥岩或薄层状泥岩， 抗压强度一般大于抗压强度一般大于 600kg/cm600kg/cm2 2岩石的完整性稳定性较好，顶板易于管理，岩石的完整性稳定性较好，顶板易于管理， 底板一般不易发生底鼓。底板一般不易发生底鼓。 1.2.3 井田水文地质特征井田水文地质特征 据含、隔水层岩性组合特征，埋藏条件等自上而下分为四个含水组，据含、隔水层岩性组合特征，埋藏条件等自上而下分为四个含水组， 即新生界孔隙含水组、二叠系裂隙含水组、石炭系太原组岩溶裂隙含水即新生界孔隙含水组、二叠系裂隙含水组、石炭系太原组岩溶裂隙含水 组、奥陶系岩溶裂隙含水组。现分述如下：组、奥陶系岩溶裂隙含水组。现分述如下： （一）（一） 、新生界孔隙含水组（、新生界孔隙含水组（i） 区域为新第三系、第四系冲、湖积松散地层，可细分上、中、下、区域为新第三系、第四系冲、湖积松散地层，可细分上、中、下、 底四个含水段。上段以粉、细砂为主；中下段以细、中砂为主，夹粗砂底四个含水段。上段以粉、细砂为主；中下段以细、中砂为主，夹粗砂 层，与黏土、亚粘土或亚砂土，交替沉积，厚度变化大；底段以粘性土层，与黏土、亚粘土或亚砂土，交替沉积，厚度变化大；底段以粘性土 为主，砂层变薄，层数减少，或为透镜状体。下底段向南逐渐趋于尖灭，为主，砂层变薄，层数减少，或为透镜状体。下底段向南逐渐趋于尖灭， 如至南部大王庄一带沉积有上、中段，而下底段缺失。如至南部大王庄一带沉积有上、中段，而下底段缺失。 区域内各段地下水的赋存条件、富水性、水质水量、水位均具明显区域内各段地下水的赋存条件、富水性、水质水量、水位均具明显 差异性，砂层为差异性，砂层为 1121 层，总厚层，总厚 80.13159.04 米，平均米，平均 119.67 米。米。 上段（潜水型）直接受大气降水补给，循环条件好，交替强烈，与上段（潜水型）直接受大气降水补给，循环条件好，交替强烈，与 地表水有互补关系。具典型的强烈蒸发特点，近几年偏干旱，地下水区地表水有互补关系。具典型的强烈蒸发特点，近几年偏干旱，地下水区 域性补给不足，水位处于明显的下降趋势，下降幅度为域性补给不足，水位处于明显的下降趋势，下降幅度为 0.321.0 米，为米，为 径流消耗区。径流消耗区。 单位涌水量单位涌水量 0.876.71 升升/秒秒.米，渗透系数米，渗透系数 54198 米米/日，水化学日，水化学 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） - 11 - 类型为类型为 hco3-camg 型水，矿化度型水，矿化度 0.121.2 克克/升，水温升，水温 1418。 底段粘土层是隔离下部基岩风氧化带的稳定隔水层，厚度由几米到底段粘土层是隔离下部基岩风氧化带的稳定隔水层，厚度由几米到 上百米。虽然局部有砂层透镜体与风氧化带直接接触，具封闭性水，微上百米。虽然局部有砂层透镜体与风氧化带直接接触，具封闭性水，微 渗透。渗透。 地下水流向大致为北西流向南东。地下水流向大致为北西流向南东。 （二）（二） 、二叠系裂隙含水组（、二叠系裂隙含水组（ii） 由上石盒子组、下石盒子组、山西组砂岩含水层段组成，具弱承压由上石盒子组、下石盒子组、山西组砂岩含水层段组成，具弱承压 性，顶部为风氧化带，深度在基岩面上，垂深性，顶部为风氧化带，深度在基岩面上，垂深 18 米左右，其上有新生界米左右，其上有新生界 底部粘性土隔水层，补给微弱。含水层段之间又有泥岩、砂质泥岩隔水，底部粘性土隔水层，补给微弱。含水层段之间又有泥岩、砂质泥岩隔水， 基本无水力联系。地下水均以本层水平侧向远方运移补给为主。补给源基本无水力联系。地下水均以本层水平侧向远方运移补给为主。补给源 不足，径流滞缓，以消耗静储量为主。不足，径流滞缓，以消耗静储量为主。 本组岩相变化大，裂隙发育又不均，多被方解石脉充填，富水性强本组岩相变化大，裂隙发育又不均，多被方解石脉充填，富水性强 弱也各段不一，上石盒子组比下石盒子组、山西组相对富水性较强。弱也各段不一，上石盒子组比下石盒子组、山西组相对富水性较强。 单位涌水量单位涌水量 0.0014.5 克克/秒秒.米，渗透系数米，渗透系数 0.0020.80 米米/日，水化日，水化 学类型为学类型为 so4-na 型水，矿化度为型水，矿化度为 24.5 克克/升，水温升，水温 20270。 该含水组是三煤组、二煤组的直接充水岩层，据永城（葛店）煤矿该含水组是三煤组、二煤组的直接充水岩层，据永城（葛店）煤矿 多年矿山排水量变化情况证实，随着开采排水，充水岩层逐年趋于疏干多年矿山排水量变化情况证实，随着开采排水，充水岩层逐年趋于疏干 状态，地下水位大幅度下降，并影响到矿区之外。说明地下水排泄以转状态，地下水位大幅度下降，并影响到矿区之外。说明地下水排泄以转 入矿山排水为主要途径。入矿山排水为主要途径。 （三）（三） 、石炭系太原组岩溶裂隙含水组（、石炭系太原组岩溶裂隙含水组（iii） 含水岩层主要为灰岩（含水岩层主要为灰岩（11 层，局部层，局部 13 层）次为砂岩。灰岩总厚度层）次为砂岩。灰岩总厚度 70 多米，以多米，以 l10、l8、l4、l2 四层灰岩沉积稳定，厚度大。据钻孔揭四层灰岩沉积稳定，厚度大。据钻孔揭 露露 l10 及以下各层灰岩都有不同程度的漏水现象。岩溶裂隙发育不均，及以下各层灰岩都有不同程度的漏水现象。岩溶裂隙发育不均， 又多被泥质、钙质充填，富水性强弱不同，以本层远方水平侧向运动为又多被泥质、钙质充填，富水性强弱不同，以本层远方水平侧向运动为 主。封闭条件较好，静水压力传递快，补给区、分布区、排泄区不一致。主。封闭条件较好，静水压力传递快，补给区、分布区、排泄区不一致。 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） - 12 - 单位涌水量单位涌水量 0.0012.87 升升/秒秒.米，渗透系数米，渗透系数 0.0057.47 米米/日，水日，水 化学类型为化学类型为 so4-cana 型水，矿化度型水，矿化度 23.3 克克/升，水温升，水温 30350。 l11 灰岩（灰岩（k3）沉积稳定，上距二）沉积稳定，上距二 2 煤底板为煤底板为 4065 米，平均米，平均 50 米，上部有隔水性能强的泥岩、砂质泥岩以及抗压强度大的厚层砂岩，米，上部有隔水性能强的泥岩、砂质泥岩以及抗压强度大的厚层砂岩， 正常状态下，灰岩水不会溃入巷道或发生底鼓现象，随着开采水平的延正常状态下，灰岩水不会溃入巷道或发生底鼓现象，随着开采水平的延 伸，若遇到落差大于伸，若遇到落差大于 50 米的断层或破碎带，出现煤层与灰岩对接，则有米的断层或破碎带，出现煤层与灰岩对接，则有 可能造成灰岩水溃入巷道，开采中应引起重视。可能造成灰岩水溃入巷道，开采中应引起重视。 （四）（四） 、奥陶系岩溶裂隙含水组、奥陶系岩溶裂隙含水组 奥陶系灰岩在安徽闸河煤田东西两侧广泛出露，永城境内在芒山一奥陶系灰岩在安徽闸河煤田东西两侧广泛出露，永城境内在芒山一 带有零星剥蚀残丘，井田东永城隐伏背斜轴部奥陶系灰岩大面积隆起，带有零星剥蚀残丘，井田东永城隐伏背斜轴部奥陶系灰岩大面积隆起， 直接被新生界地层覆盖，走向与背斜轴一致，岩溶裂隙沿垂深减弱，部直接被新生界地层覆盖，走向与背斜轴一致，岩溶裂隙沿垂深减弱，部 分被泥质、钙质充填，加之受构造断裂控制，灰岩富水性很不均一，大分被泥质、钙质充填，加之受构造断裂控制，灰岩富水性很不均一，大 理岩、大理岩化灰岩富水性较强，而结晶灰岩相对比较弱。理岩、大理岩化灰岩富水性较强，而结晶灰岩相对比较弱。 地下水补给源除露头处受大气降水补给外，广泛隐伏区主要为水平地下水补给源除露头处受大气降水补给外，广泛隐伏区主要为水平 侧向运移，补给量较大，以潜流形式向远方排泄。侧向运移，补给量较大，以潜流形式向远方排泄。 单位涌水量单位涌水量 0.0023.56 升升/秒秒.米，渗透系数米，渗透系数 0.0096022 米米/日，水日，水 化学类型为化学类型为 so4hco3-na 型水，矿化度型水，矿化度 1.053.7 克克/升，水温升，水温 10320。 奥陶系灰岩上距二奥陶系灰岩上距二 2 煤底板为煤底板为 210 米左右，正常情况下对巷道无充米左右，正常情况下对巷道无充 水影响。当有断层沟通，使奥陶系灰岩水与太原组灰岩上段水发生水力水影响。当有断层沟通，使奥陶系灰岩水与太原组灰岩上段水发生水力 联系时，间接对矿坑充水也是可能的。详见水文地质综合柱状图联系时，间接对矿坑充水也是可能的。详见水文地质综合柱状图 1-3。 综上所述，本井田是一个与外部水力联系微弱、补给不足的较完整综上所述，本井田是一个与外部水力联系微弱、补给不足的较完整 的水文地质单元。水文地质属于中等类型。预计正常用水量为的水文地质单元。水文地质属于中等类型。预计正常用水量为 390m3/h。最大涌水量为。最大涌水量为 480m3/h。 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） - 13 - 1.3 井田勘探程度井田勘探程度 1.3.1 勘探程度勘探程度 地质勘探是省勘探队对永夏煤田进行钻探工作，研究整个永夏煤田，地质勘探是省勘探队对永夏煤田进行钻探工作，研究整个永夏煤田， 地质报告对煤层对比清楚，结果可靠，煤层结构、厚度、煤质牌号已查地质报告对煤层对比清楚，结果可靠，煤层结构、厚度、煤质牌号已查 明，主要构造基本控制。明，主要构造基本控制。 1.3.2 地质勘探程度及精查勘探地质报告的评价地质勘探程度及精查勘探地质报告的评价 本区勘探工作是在文革时期完成的，根据地质报告及地质资料的分本区勘探工作是在文革时期完成的，根据地质报告及地质资料的分 析：析： a) 地质勘探线垂直煤层走向布置，勘探线间距及钻孔间距合理。地质勘探线垂直煤层走向布置，勘探线间距及钻孔间距合理。 b) 城郊矿田内高级储量比例合理，但深部钻孔稀疏，储量可靠程度城郊矿田内高级储量比例合理，但深部钻孔稀疏，储量可靠程度 较差。较差。 c) 水文地质条件复杂，涌水量受季节性气候影响，应长期作好水文水文地质条件复杂，涌水量受季节性气候影响，应长期作好水文 地质工作。地质工作。 d) 瓦斯及风化带分布范围等资料的精确高，构造的控制程度好。瓦斯及风化带分布范围等资料的精确高，构造的控制程度好。 e) 沿长深部钻孔密度，从整体看未见有大的地质构造变化，煤层较沿长深部钻孔密度，从整体看未见有大的地质构造变化，煤层较 稳定，厚度变化不大。稳定，厚度变化不大。 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） - 14 - 2 2 矿井储量年产量及服务年限矿井储量年产量及服务年限 2.1 井田境界井田境界 井田境界应根据地质构造，储量，水文，煤层赋存情况，开采技术井田境界应根据地质构造，储量，水文，煤层赋存情况，开采技术 条件，开拓方式及地貌，地物等因素，进行技术分析后确定。一般井田条件，开拓方式及地貌，地物等因素，进行技术分析后确定。一般井田 划分的原则有以下几条：划分的原则有以下几条： 1，以大断层，褶曲和煤层露头，老窑采空区为界；，以大断层，褶曲和煤层露头，老窑采空区为界； 2，以山谷，河流，铁路，较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界；，以山谷，河流，铁路，较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界； 3，以相邻矿井井田境界煤柱为界；，以相邻矿井井田境界煤柱为界； 4，人为划分井田式：煤层倾角较小，特别是进水平煤层，用一垂直，人为划分井田式：煤层倾角较小，特别是进水平煤层，用一垂直 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） - 15 - 面来划分井田边界；在面来划分井田边界；在倾斜或急斜煤层中，沿煤层的方向，常以主采煤倾斜或急斜煤层中，沿煤层的方向，常以主采煤 层底板等高线为准的水平面划分。层底板等高线为准的水平面划分。 根据以上原则及井田的实际情况，确定井田的四周范围，北以沱河根据以上原则及井田的实际情况，确定井田的四周范围，北以沱河 为界；南至煤层隐伏露头为界；东至为界；南至煤层隐伏露头为界；东至 f4 断层为界；西至断层为界；西至 f5 断层为界。断层为界。 即井田面积为即井田面积为 21.42k。走向长约。走向长约 5.25.2 km，倾向约倾向约 4.12 km。 由于本井田地质构造复杂，受断层和褶曲的影响，煤层起伏变化较由于本井田地质构造复杂，受断层和褶曲的影响，煤层起伏变化较 大，煤层走向多变，大，煤层走向多变，f48 和和 f53 将井田切割成三个块段，分别记为将井田切割成三个块段，分别记为 a 块、块、 b 块和块和 c 块，各块的特征见块段特征表块，各块的特征见块段特征表 2-1。 表 2-1 块段特征表 块段名称 煤层倾角（） 最大最小 平均 走向长度 （km） 最大最小 平均 倾斜长度 （km） 最大最小 平均 块段面积 （km2） 164 10 4.722.12 3.42 3.851.83 2.84 5 173 10 3.351.02 2.18 3.421.60 2.51 6 3113 22 0.940.81 0.87 4.722.12 3.42 11 井田面积总面积为井田面积总面积为 a 块段、块段、b 块段和块段和 c 块段三个块段之和，故块段三个块段之和，故 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） - 16 - s=sa+sb+sc=11.16+8.36+3.23 s=22.75km2。 （注：计算面积使用的是（注：计算面积使用的是 autocad2004autocad2004 的面积计算程序。所计算得的面积计算程序。所计算得 的面积为投影水平面积，除以煤层倾角的余弦值，换算成井田的面积。的面积为投影水平面积，除以煤层倾角的余弦值，换算成井田的面积。 ） 2.2 井田储量井田储量 2.2.1 矿井工业储量矿井工业储量 矿井工业储量是勘探地质报告中提供的矿井工业储量是勘探地质报告中提供的“年利用储量年利用储量”中的中的 a、b、c、三级储量之和，其中高级储量、三级储量之和，其中高级储量 a、b 级之和所占比例应符合级之和所占比例应符合 规定。对于中型矿井，井田内规定。对于中型矿井，井田内 a+b 级储量占总储量的比例为级储量占总储量的比例为 40%；第；第 一水平内一水平内 a+b 级储量占本水平储量的比例为级储量占本水平储量的比例为 50%;第一水平内第一水平内 a 级储量级储量 占本水平储量的比例为占本水平储量的比例为 20%。 利用地质块段法和算术平均法计算本设利用地质块段法和算术平均法计算本设 计矿井工业储量。计矿井工业储量。 计算说明：计算说明： 参与计算的煤层为二参与计算的煤层为二 2 煤层。煤层。 井田内钻探工程基本线距，对井田内钻探工程基本线距，对 a 级储量，要求线距为级储量，要求线距为 7501000 m b 级储量要求为级储量要求为 15002000 m，c 级为级为 30004000 m。在井田主要。在井田主要 是是 a 级和级和 b 级储量，也有少量得级储量，也有少量得 c 级储量。具体划分，把块段级储量。具体划分，把块段和和所所 圈定的储量化为圈定的储量化为 a 级。块段级。块段所圈定的储量化为所圈定的储量化为 b 级。计算如下表级。计算如下表 2-1 所示：所示： 表 2-1 地质块段法计算储量表 煤层名 称 工业储量（万吨）备注 储级aba+bca+b+c 二 23446.873020.86467.671604.338072.03 2.2.2 矿井设计储量矿井设计储量 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） - 17 - 矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田边界煤矿井工业储量减去设计计算的断层煤柱、防水煤柱、井田边界煤 柱和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量柱和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的保护煤柱等永久煤柱损失量 后的储量；后的储量； 计算公式如下：计算公式如下： 矿井设计储量矿井设计储量=工业储量永久煤柱损失工业储量永久煤柱损失 永久煤柱为：井田境界、断层、铁路桥、村庄保护煤柱；永久煤柱为：井田境界、断层、铁路桥、村庄保护煤柱； 永久煤柱的留设永久煤柱的留设 根据地质报告根据地质报告“断层带含水性极弱，导水性也差，可视为相对的隔断层带含水性极弱，导水性也差，可视为相对的隔 水层水层” 。但是由于有断层的存在，破坏了上、下含水层的天然隔水性能，。但是由于有断层的存在，破坏了上、下含水层的天然隔水性能， 因此，在计算断层煤柱时，根据断层落差大小分别计算，当断层落差较因此，在计算断层煤柱时，根据断层落差大小分别计算，当断层落差较 大，断层下盘煤层直接和含水层对接和接近时，按大，断层下盘煤层直接和含水层对接和接近时，按矿井水文地质规程矿井水文地质规程 有关规定计算。正常情况下，当落差大于有关规定计算。正常情况下，当落差大于 50m50m 时，断层两侧各留时，断层两侧各留 40m40m， 煤柱，小于煤柱，小于 50m50m 时各留时各留 30m30m。 断层煤柱断层煤柱83.2683.26 万吨、万吨、 井田境界煤柱井田境界煤柱241.976241.976 万吨。万吨。 井田境界和煤层露头防水煤柱的留设井田境界和煤层露头防水煤柱的留设 井田境界和煤层露头防水煤柱均留设井田境界和煤层露头防水煤柱均留设 3030 m m。 井田境界煤柱井田境界煤柱241.976241.976 万吨。万吨。 故、矿井设计储量故、矿井设计储量= =工业储量永久煤柱损失工业储量永久煤柱损失 =8072.03=8072.0383.2683.26241.976241.976 7746.7677746.767 万吨。万吨。 2.2.3 矿井设计可采储量 矿井设计出了减去工业场地保护煤柱、井下主要巷道及上、下山保矿井设计出了减去工业场地保护煤柱、井下主要巷道及上、下山保 护煤柱储量后后乘以采区回采率的储量。矿井设计可采储量计算公式如护煤柱储量后后乘以采区回采率的储量。矿井设计可采储量计算公式如 下：下： 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） - 18 - 矿井设计可采储量矿井设计可采储量=（矿井设计储量保护煤柱损失）（矿井设计储量保护煤柱损失）采区回采率采区回采率 保护煤柱为：工业场地、风井场地、主要巷道及上、下山保护煤柱。保护煤柱为：工业场地、风井场地、主要巷道及上、下山保护煤柱。 因工业场地、矿井井下主要巷道等煤柱损失与井田开拓方式、采煤因工业场地、矿井井下主要巷道等煤柱损失与井田开拓方式、采煤 方法有关，其煤柱损失量待第三章井田开拓、第四章采煤方法确定后才方法有关，其煤柱损失量待第三章井田开拓、第四章采煤方法确定后才 能够确定。为了便于利用矿井可采储量初步确定矿井井型，上述永久煤能够确定。为了便于利用矿井可采储量初步确定矿井井型，上述永久煤 柱损失与工业场地、井下主要巷道煤柱损失等可暂按工业储量的柱损失与工业场地、井下主要巷道煤柱损失等可暂按工业储量的 5-7%计计 入。入。 矿井设计可采储量矿井设计可采储量=（矿井设计储量保护煤柱损失）（