煤矿初步设计说明书.doc

1 总总 论论 一、概述一、概述 xx 煤炭工业（集团）有限责任公司 xx 煤矿（以下简称 xx 煤矿）1965 年 6 月由 xx 煤矿设计研究院设计，1966 年开工兴建，1972 年简易投产。 2004 年 7 月 xx 煤矿破产，2006 年 7 月重组改制成股份制企业。xx 矿采 矿许可证编号为 4100000320470，设计生产能力 0.60mt/a，开采二叠系山 西组二1煤层，采用立井斜井多水平开拓方式，现有主、副井为立井，现 有回风井为斜井，为低瓦斯矿井。 经过 30 多年的开采，二水平（-150m）以浅资源已基本开采完毕，只 余下东翼 e21 采区，且正在开采。三水平位于 xx 井田深部，距 xx 矿现有 主井、副井、风井较远，水文地质条件复杂，涌水量较大，矿井现有排水、 通风、供电能力已不能满足三水平的要求，对三水平进行设计是非常必要 的。受建设单位委托，我公司于 2006 年 11 月份编制完成了xx 煤炭工业 (集团)有限责任公司 xx 煤矿三水平初步设计 ，xx 煤炭工业(集团)有限责 任公司以郑煤集团技字200711 号文批复了该设计。2007 年 8 月，完成 了xx 煤炭工业(集团)有限责任公司 xx 煤矿三水平初步设计安全专篇 编制工作，xx 煤矿安全监察局以豫煤监200739 号文进行了批复。设计 在深部新打三水平副井，用于排水和向东翼开拓掘进时提矸；在三水平西 翼浅部外围，赵寨断层以北新打 32 风井，并规划了后期东翼风井；从主 井煤仓向深部三水平布置央运输下山、并平行布置 32 轨道下山、32 回风 下山，仍采用原有主井进行煤炭提升，采用原有副井进行辅助提升；设计 采用炮采放顶煤采煤方法。 在建设过程中，受井下地质条件的变化、安全管理理念的变化及技术 水平的影响，xx 煤矿要求对井筒落底标高、采煤方法、提升方式、通风系 2 统等进行修改。我公司遵照“精心设计，竭诚为客户服务的”宗旨，根据 三水平在建设过程中实际揭露的地质条件，在对三水平建设情况充分调查 的基础上，并结合矿方意见，按照国家现有法律、法规、规程、规范和要 求对三水平初步设计进行了修改。本套修改设计包括三水平初步设计修改 说明书、主要机电设备和器材目录、概算书及有关图纸。 二、设计主要修改内容及修改原因二、设计主要修改内容及修改原因 （一） 、矿建 1、原设计三水平副井井底车场布置在340m 水平 l78灰岩中，为了 井筒落底时不揭煤，把井底车场位置上提至317.5m 水平顶板砂岩中。 2、原设计前期在三水平西翼浅部外围，赵寨断层以北新打 32 风井， 用于 32 采区回风，后期开采东翼时利用到期停产的 35 独立区副井回风。 由于政策的变化，35 独立区已于 2011 年 5 月脱离 xx 煤矿，后期已不可能 再利用 35 独立区副井为东翼风井（31 风井） ，而三水平东翼又无布置风井 的位置。为此，开采东翼时，平行三水平机轨大巷布置回风大巷，并与 32 回风下山连通，后期开采东翼时采用 32 风井回风。通风方式由原设计的 对角式变更为中央分列式。32 风井主要通风机由原设计的 bdk54-8 n020 型变更为 fbcdz54-8n022 型。 3、原设计中央运输下山布置在 l78灰岩中、32 轨道下山布置在顶板 砂岩中、32 回风下山布置在煤层中。由于煤层赋存不稳定，难以把巷道固 定在同一层位，本次修改设计根据实际揭煤情况把中央运输下山上段（赵 寨断层以北）布置在煤层底板 l7-8灰岩，下段布置在二1煤层中； 32 轨道 下山上段布置在顶板砂岩中，下段穿煤层布置在底板岩层中；32 回风下山 布置煤层顶板砂岩中。 4、原设计投产的采面为 32081 工作面，由于 32081 采面距深部魏寨 3 断层较近，对其位置尚未完全控制，本次修改设计变更为 32041 工作面。 5、原设计采用炮采放顶煤采煤方法，工作面采用单体液压支柱和 型钢顶梁支护。为进一步提高机械化水平，提高安全可靠程度，降低工人 劳动强度，根据矿方意见，本次修改设计变更为高档普采放顶煤采煤方法， 工作采用 zh2000/20/28z 整体顶梁组合悬移液压支架支护顶板，配备 mg170/410-wd 型电牵引采煤机。 6、原设计煤巷掘进方法为放炮掘进，为进一步提高机械化水平，提 高安全可靠程度，降低工人劳动强度，根据矿方意见，本次修改设计变更 为综掘，综掘面配备 ebz160a 型掘进机。工作面上、下付巷由原设计的 9.4m2,变更为 12m2、14.5m2。 7、原设计三水平副井采用 gkt22.51.5-30 型单绳缠绕式双滚筒 提升绞车提升，根据建设方在建设过程中定货性况，本次修改设计变更为 现已定货的 jkmd-2.254(i)型落地式多绳摩擦轮提升机。 8、原设计三水平主排水泵房安装 11 台 md500-5711 型水泵，根据 招标定货情况，本次修改设计变更为 13 台 md450-6010 型水泵。 9、原设计井下选用 2 台 kyh-10/7 型移动式空压机。为满足矿井压风 自救系统的要求，本次修改设计，在三水平副井地面工业场地内设置空压 机站，选用 3 台 og(f)40m3螺杆空压机。 10、原设计三水平为高瓦斯区。而根据建设过程中实际测定数据，32 采区二1煤层瓦斯含量为 1.648.75m3/t，平均 6.03m3/t；预测三水平相 对瓦斯涌出量 8.12 m3/t，绝 对瓦斯涌出量为 10.54 m3/min，应为低瓦 斯区，三水平投产时应为低瓦斯矿井，本次修改设计按低瓦斯矿井设 计。 11、原设计防水闸门的型号为lm4.4/20002500 型型弧形双扇防 4 水闸门，耐压等级为 4.4mpa。根据设计的三水平泵房及现有二水平泵房排 水能力，矿井发生最大突水时（97 年淹井时最大突水量为 3440m3/h）也不 会淹没二水平大巷（150m），本次修改设计把防水闸门变更为 lm2.0/20002500 型，耐压等级为 2.04mpa。 12、由于三水平开采范围的变化，资源储量的减少，服务年限由原设 计 17.2a 调整为 13.3a。 13、按照安监总煤装2010146 号文的要求，增加了安全避险六大系 统的设计内容。 三、编制的主要依据三、编制的主要依据 1、煤炭工业现行的法律、法规、规程、规范和有关规定； 2、xx 煤炭工业(集团)有限责任公司关于 xx 煤矿三水平初步设计的 批复 （郑煤技字200711 号） ； 3、xx 煤矿安全监察局关于 xx 煤矿三水平初步设计安全专篇的批复 （豫煤监200839 号） ； 4、 xx 煤炭工业（集团）xx 煤矿三水平初步设计 ； 5、三水平已完成的实际工程资料； 6、新编xx 煤矿三水平地质报告 （2011 年 6 月） ； 7、 煤自燃倾向性等级、煤尘爆炸性鉴定报告 （2011 年 6 月） ； 8、xx 煤矿三水平初步设计修改委托书。 四、设计指导思想四、设计指导思想 1、依靠技术进步，积极采用国内外先进技术和经验，全面提高矿井 机械化和自动化水平。 5 2、坚持以经济效益为中心，优化矿井开拓部署，做到布局合理、生 产集中、系统完善、环节流畅，给矿井生产创造有利的条件。实现投入少、 产出多、满足矿井接替需要。 3、设计认真贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的指导思想， 提高安全装备标准，增强防灾抗灾能力。 4、注重保护和美化矿井环境，优化工业场地布置。 五、设计主要特点五、设计主要特点 （一）资源条件 1、xx 矿已生产多年，浅部相邻矿井已进行了多年的开采活动，已取 得了比较准确的煤层厚度数据及相关地质资料，但三水平东翼 31 采区及 41 采区勘探程度不足，需进行补勘或进行三维地震勘探，提高勘探精度。 2、本区开采对象为二叠系山西组二1煤层，煤层结构简单，局部有夹 矸，煤层厚度变化大，全区大部分可采，属缓倾斜厚煤层，煤质为中灰、 特低硫、低磷、高发热量的无烟煤，是良好的工业用煤和民用燃料。 3、三水平面积 3.615km2，地质资源储量 21478.0kt ，工业资源储量 20483.0kt，可采储量 10373.8kt，设计生产能力 0.60mt/a，服务年限 13.3a。 4、地质构造复杂，深部的魏寨正断层及浅部赵寨正断层对本采区开 采有一定的影响。 5、水文地质条件复杂，涌水量较大，三水平正常涌水量为 2000m3/h，最大涌水量为 2800m3/h。 6、三水平为低瓦斯区，设计投产的 32 采区二1煤层瓦斯含量为 1.648.75m3/t，平均 6.03m3/t。 7、二1煤煤尘无爆炸性，二1煤自燃倾向等级为级，属不易自燃煤 6 层。 （二）主要技术特点 1、开拓开采：利用现有的一对主、副立井进行煤炭提升及辅助提升， 在井田中央深部新打一条三水平副井，作为排水井，并作为东翼矸石提升 井及升降材料井，兼作进风井。在三水平西翼浅部外围，赵寨断层以北新 打 32 风井，用于三水平回风，并作为矿井的一个安全出口。布置中央运 输下山、32 轨道下山、32 回风下山、三水平机轨大巷及回风大巷进行煤 炭运输、辅助运输及回风，形成立井多水平下山开拓方式，水平标高为- 317.5m。在三水平副井底布置主排水泵房、变电所及水仓，形成独立的排 水、通风系统。深部三水平副井净直径 5.0m，安装排水管路。32 风井净 直径 4.0m，安装玻璃钢梯子间。 三水平划分为三个采区，分别为 31、32 及 41 采区，设计三水平首采 区为西翼 32 采区，32 采区采用双翼布置、走向长壁高档普采放顶煤采煤 法，全部陷落法管理顶板。 2、矿井提升：利用现有的一对立井分别作为主提升和辅助提升，主 井净直径 4.0m，井深 260.5m,配备一对 4.0t 非标准箕斗，钢轨罐道，提 升机为一台 2jk31.5a 型单绳缠绕式双滚筒提升绞车；副井净直径 6.0m，配备一对 1.0t 非标加长罐笼，木罐道，设有金属梯子间，提升机 为一台 2jk31.5a 型单绳缠绕式双滚筒提升绞车；设计新打三水平副 井配备一台 jkmd-2.254(i)型落地式多绳摩擦轮提升机，方钢罐道。 4、通风：由现有副井及深部三水平副井进风，32 内井回风，通风方 式为中央分列式，通风方法为抽出式。总需风量 80m3/s、32 风井配备 2 台 fbcdz54-8n022 型对旋轴流式风机。 5、排水：三水平副井底排水泵房设计采用 13 台 md450-6010 型矿 用水泵。 7 6、新增井巷工程：深部三水平副井、32 风井、中央运输下山、32 轨 道下山及 32 回风下山、三水平机轨大巷、三水平回风大巷井底车场、主 排水泵房、井底变电所、水仓、32 采区上下车场、32 采区中部车场、三 水平煤仓及区段溜煤眼、首采工作面巷道等工程。 7、井巷支护：根据本矿井的实际条件，结合该矿的具体特点，三水 平副井及 32 风井采用砼浇灌支护，主排水泵房、主变电所、大巷等岩石 巷道采用锚喷支护，煤层巷道采用 u 型钢可缩性支架或矿工钢梯形棚支架 支护。 8、供电：本着安全、可靠的原则，设计在三水平副井工业场地建以 北 50m 处新建 110kv 变电站，采用 110kv 架空线双回路供电,电源取自观 音堂 110kv 变电站。在三水平副井工业场地新建 10/0.4kv 变电所一座,设 计 32 风井由 xx 矿工业场地内 6kv 变电站直接供电。 9、瓦斯抽放：建立井移动瓦斯抽放站，对采空区瓦斯进行抽放。 10、监测监控：设计仍采用现有 kj101n 型监测监控系统及 kj128 型 人员定位系统。 11、设计增加井下安全避险“六大系统” ，在三水平副井井底车场设 置永久避难硐室 1 座，在 32 采区设置临时避难硐室 2 座。 六、主要技术经济指标六、主要技术经济指标 1、设计生产能力： 0.60mt/a 2、服务年限: 13.3a 3、井巷总工程量： 12512.9m(245372.2m3） 其中： 煤巷 2144.0m，岩巷 10368.19m 4、掘进率： 20.85m/kt（408.95 m3/kt） 5、工业建(构)筑总体积： 11963.8m3 8 6、行政公共建筑物总面积： 705m2 7、占地面积： 1.524hm2 8、建设工期： 65 个月(建井工期 60 个月、准备期 5 个月) 9、建设项目总资金： 35036.56 万元 10、吨煤投资： 583.94 元/t 七、存在问题及建议七、存在问题及建议 1、影响三水平生产能力的主要因素之一是煤厚变化，煤厚变化的规 律性尚待进一步查明。 2、三水平勘探程度有限，煤层存在不可采区或无煤带，煤层底板起 伏较大，断层比较发育，这些不确定因素尚待进一步查明。 3、三水平涌水量预测主要针对近 10 年来的资料进行，缺少三水平水 位监测资料，有待更深入的开展三水平水文观测，使预计的矿井涌水量结 果更加切合实际情况。 4、三水平局部可能存在高瓦斯区，但瓦斯分布规律性尚不明确，今 后应当加强该区瓦斯地质工作，确保煤矿安全生产。 5、三水平水文地质条件复杂，深部魏寨断层为导水断层，因此必须 严格执行煤矿安全规程及煤矿防治水规定 ，防止断层突水事故的 发一。 6、三水平深部为水库压煤，在水体下开采时要提前编制水体下开采 设计并报有关部门审批。 9 第一章第一章 井田概况及建设条件井田概况及建设条件 第一节第一节 井田概况井田概况 一、交通位置一、交通位置 xx 煤矿位于 xx 省新密市岳村镇境内，东北距 xx27km，西距新密市 15km 地理坐标为东经 11328021133220，北纬 34 3203343348。郑密公路距本矿 1km，从本矿北侧通过，密杞 公路距本矿 2km，从本矿南侧通过，本矿铁路专用线与郑煤集团新郑至新 密铁路在宋寨接轨，交通便利。矿井交通位置图见图 1-1-1。 10 图 1-1-1 xx 煤矿交通位置图 二、二、自然地理自然地理 1 1、地形地貌、地形地貌 本区处于秦岭纬向构造带东段，北亚带嵩山隆起东侧的荥密背斜与龙 坡寨背斜之间的复向斜和新华夏构造带的复合区，为中朝陆台的西南缘。 区域地貌呈北、西、南三面高东面低，开阔的箕形盆地形态，属低山丘陵 区。地面标高一般为+200+350 m 之间，区内沟谷十分发育，属典型的构 造侵蚀切割地形地貌景观。区域内除部分沟谷中有基岩出露外，其余均被 黄土覆盖。 2 2、水系、水系 本区属淮河流域颖河水系。区内无较大河流，在和平嘴金兰寨一带 有五星水库，库容量 3.0mm3，存水条件较好，水流最终汇入双洎河。 3 3、气象、地震、气象、地震 本区属亚热带向暖温带过渡的大陆性气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷 干燥。根据密县气象站 1971 年至 1995 年气象资料记载，本区年极端最高 气温 41.8，最低气温-17.8，年平均气温为 14.0。年平均降水量 657.9mm，年平均蒸发量 1845.0mm，蒸发量是降水量的 2.8 倍，蒸发量远 大于降水量。每年降水量多集中在七、八、九三个月，占全年降水量的 60%以 上。夏季多东北风，冬季多西北风及西风，最大风速 20m/s。最大积雪深 度 20cm，最大冻土深度 20cm。 据中国地震动峰值加速度区划图 （gb18306-2001） ，本区地震动峰 值加速度 g 为 0.1，对应的地震烈度为度区。据密县县志记载，区内曾 11 发生数次地震，震级不详，1976 年 xx 市十八里河曾发生 2.8 级地震， 1990 年登封告城一带曾发生了约 3 级地震。 三、矿区经济发展情况三、矿区经济发展情况 新密市地处中原腹地，土地肥沃，人口稠密，面积 1001km2，辖 10 镇 5 乡。主要粮食作物有小麦、玉米、谷子、红薯等，主要经济作物有花生、 油菜和瓜果等，矿产资源有煤炭、铝矾土、水泥灰岩等，已形成了煤炭、 造纸、建材、耐火材料为支柱及新兴的化工、机械、电力、服装为补充的 工业生产体系。 四、矿区开发简史四、矿区开发简史 区内煤矿开采历史悠久，从唐朝便开始采煤。 xx 煤矿浅部以及西部、东北部小煤窑众多，根据 xx 煤矿对周边小煤 窑的调查，井田内共有小煤窑 27 个，其中开采二1煤 22 个，一1煤 2 个， 七3煤 3 个。井田西翼的 16 井及东翼的 35 井与本次设计的三水平相邻。 五、地面建筑、设施五、地面建筑、设施 三水平地面对应有马沟村、和平嘴村、五星水库大坝、进矿铁路、已 停建多年的赵寨电厂等设施。采掘活动对地面村庄影响较大。 第二节第二节 矿井外部建设条件及评价矿井外部建设条件及评价 一、运输条件一、运输条件 矿区内公路纵横成网，四通八达，与 xx、登封、新郑、许昌等主要城 市之间均有公路相通，本矿铁路专用线与郑煤集团新郑至新密铁路在宋寨 接轨。本矿交通便利，运输条件较好。由于本矿距 xx 较近，距京广铁路 12 及京珠高速较近，区位优势较为明显。 二、电源条件二、电源条件 本矿 原有主、副井 工业场地地面变电所电源取自岳村35kv变 电站， 新设计 三水平副井工业场地新建110kv变电站电源取自观音 堂110kv变电站，矿井供电 电源可靠。 三、水源条件三、水源条件 本矿井地下水丰富，目前本矿直接抽取地下灰岩水及砂岩水作为生产 生活用水。矿井排水经处理后，也可供矿井生产用水。 四、通信条件四、通信条件 利用现有的集团公司综合信息网，矿井地面行政调度通讯采用 hjd04- rm-1024 数字化程控交换机控制系统；井下调度通讯 es et mtd-958 型程 控交换机指挥系统，二者已实现联网，矿内外、井上下通讯畅通。 五、五、主要建筑材料供应条件主要建筑材料供应条件 土产材料砖、瓦、石子和料石均可就地供应，钢材、水泥和木材等物 资可经公路直接运至三水平副井工业场地。 六、外部建设条件综合评价六、外部建设条件综合评价 由于本矿井距xx市较近，区位优势明显，因此，本矿交通运输、供电 及通信条件较好。本矿井地下水丰富，三水平正常涌水量达2000m3/h，水 源充足可靠。 第三节第三节 矿井平资源条件矿井平资源条件 一、地质特征一、地质特征 13 （一）地层 xx 煤矿位于新密煤田北部，新密煤田位于华北地层区嵩箕小区东部， 区域地层从老到新发育有太古界元古界，古生界寒武系、奥陶系、石炭 系和二叠系，中生界三叠系，新生界第三系和第四系。三水平大部被第四 系覆盖，局部有第三系泥灰岩出露。 1、奥陶系统马家沟组（o2m） 出露于井田外围北部及西南部，在三水平属于隐伏地层，厚 70m 左右， 与下伏寒武系呈平行不整合接触。为兰灰深灰色厚层状石灰岩、角砾状 石灰岩，致密、质纯性脆。底部具有一层不太稳定的角砾状泥质灰岩，下 部为灰黄色薄层状泥灰岩夹绿色泥岩，顶部为浅灰灰黄色薄层泥质灰岩、 豹皮灰岩，具角砾状结构。 2、石炭系（c） 由中统本溪组（c2b）和上统太原组（c3t）组成，厚 44108m，平均 厚 74.08m，与下伏奥陶系呈平行不整合接触。 （1）石炭系中统本溪组（c2b） 自奥陶系石灰岩顶到一1煤层底，厚 0.7918.26m，平均 7.69m。为 青灰色铝质泥岩，含红色铁质、硅质及菱铁质结核，具鲕状、豆状结构， 底部偶见山西式铁矿层，为赤红色褐铁矿，呈透镜状、极不稳定。 （2）石炭系上统太原组（c3t） 自一1煤层底至l9石灰岩顶，厚52.3284.19m，平均66.39m，含煤9层， 和下伏本溪组整合接触。太原组为一套海陆交互型含煤岩系，根据其岩性 组合特征，由下而上分为下部灰岩段、中部砂泥岩段和上部灰岩段： 下部灰岩段：自一1煤层底至l5灰岩顶，厚20.3544.09m，平均 14 28.01m。由l1l5五层深灰色隐晶质灰岩、砂质泥岩、细粒砂岩及一11-3一 2、一31-3、一4、一5煤组成。l1l3灰岩常合并为一层（l1-3） ，层位稳定， 厚度较大，一般平均厚15.94m，常构成一1煤层之顶板，灰岩中含燧石结核 及动物化石，岩溶裂隙较为发育，见有溶洞。l3、l4石灰岩之间发育砂质 泥岩和细粒砂岩。l5灰岩一般厚08.63m,平均5.51m，含有黑色燧石结核， 全区较稳定，岩溶裂隙发育，钻孔见溶洞0.4m。石灰岩之下普遍发育薄煤 层，一1煤较稳定，局部可采，其它煤层不可采。 中部砂泥岩段：自l5灰岩顶至l7灰岩底，厚10.0040.80，平均 25.36m。由灰深灰色泥岩、砂质泥岩、细中粒砂岩、l6灰岩及薄煤层 组成。中下部为灰深灰细中粒砂岩（胡石砂岩） ，厚024.12，平均 5.80m，局部含砾，含较多的云母片，发育黄铁矿结核，具波状层理，韵 律明显，向下变细；中部为泥岩和砂质泥岩；上部发育l6灰岩，其下产一6 煤，l6灰岩稳定性较差，有时相变为中粗粒砂岩。l6灰岩之上为泥岩和砂 质泥岩，顶部发育一7煤。 上部灰岩段：自 l7灰岩底至 l9石灰岩顶或菱铁质泥岩，厚 7.2920.72，平均 12.94m。由深灰色隐晶质灰岩、泥岩、砂质泥岩、细 粒石英砂岩及两层不稳定煤层组成，发育 l7、l8、l9三层灰岩，含燧石条 带和动物化石；其中 l7、l8层位稳定，常出现合层（l7-8） ，厚 3.4816.64m，平均 10.98m，岩溶发育，局部见 0.5m 溶洞。l8灰岩之下 产一8煤，不可采。 3、二叠系（p） 下起 l9石灰岩顶，上止金斗山砂岩（sj）底，包括下统山西组、下 石盒子组，上统上石盒子组、石千峰组，由于风化剥蚀，井田内仅保留了 石千峰组的平顶山砂岩段及其以下地层，保留厚度大于 600m，与下伏太原 15 组整合接触。 4、第三系（r） 井田内缺失下统，与下伏各地层不整合接触，厚 90m。 底部为 2m 左右的砾石层，下部为紫红色、灰白色含砾泥土，固结较 差，其上为杂色砂质粘土、泥质砂岩、粉砂岩及粗粒砂岩。中部、上部为 灰白色厚层状淡水灰岩，含泥质和硅质，具蜂窝状溶洞，风化后为粉渣状。 5、第四系（q） 厚 20m 左右、超覆于各时代地层之上。下部为坡积及冲积的砂、卵 石层；中部为棕红色亚粘土夹有钙质结核；上部为黄土和耕植土，常见有 姜结石。 （二）构造 1、区域构造特征 新密煤田位于嵩山背斜与凤后岭背斜之间的复式向斜内，基本构造形 态呈一近东西向向东倾伏的复式向斜，主要构造线为北西西向，到西部有 向南偏转呈北东向的趋势，构造形迹在西部有所出露，地层倾角 1030， 断层多为高角度正断层，大都具有南升北降成阶梯状组合的特点。主要褶 皱有新密复向斜（南翼构造较复杂，并伴有逆断层） 、芦牛向斜和新郑背 斜、浮店背斜；主要断层有关口断层、王口断层、牛店断层等，常构成煤 田或井田的边界。 新密煤田区域构造形迹主要形成于燕山期和喜山期，燕山期构造运动 以南北向挤压应力为主，喜山期构造运动以 nwse 向挤压应力为主，并 16 对前期构造形迹进行改造，两期构造运动的复合叠加及其后期的改造作用 形成了新密煤田特有的构造迹象。 2、井田构造特征 井田位于新密复向斜的北翼，总体构造形态为地层向南倾的单斜构造。 地层倾角一般 20左右，有一定的起伏，西南侧形成宽缓的南倾向斜魏 寨北向斜。发育落差大于 20m 的断层 13 条，分 nwse 和近 ew 两组（图 3-2） 。构造形迹以南升、北降的阶梯状正断层为主，评定为较复杂的类。 魏魏寨寨北北向向斜斜 n 魏魏寨寨北北向向斜斜魏魏寨寨北北向向斜斜 n 图1-2 -1 xx井田构造纲要图 3、三水构地质造 （1）褶皱 魏寨北向斜：位于井田西南部，延伸方向 nwse，长度为 5.0km，为 一不对称向斜，北翼平缓，南翼较陡，轴部在地表未出露，全部由钻孔揭 露，勘探阶段对该向斜已经控制。生产过程中发现二1煤层底板有不规则 17 的坡状起伏，西南部起伏程度高于东北部。 （2）断层 三水平勘探期间共揭露落差大于 20m 的断层 4 条，多为高角度正断层， 详见表 1-2-1。 三水平主要断层特征表 表 1-2-1 产 状 名称性质 走向倾向倾角 上盘岩层 下盘岩层 落差 （m） 控制钻孔 魏寨断层 正断 层 nw-sene60-70 l8灰岩o2灰岩 70-120 3-补 79、3-补 79、b7/ck8、b7/ck 9、b10/ck45 赵寨断层 正断 层 ewn65-75 l6灰岩底o2灰岩 76 13-补 64、14-补 62、15-补 68、16- 补 67、11-补 12 赵寨南断层 正断 层 ewn64-74 l6灰岩底o2灰岩 38 15-补 68 魏寨南断层 正断 层 nw-sene60p2 白云质 灰岩 300b7/ck12 主要断层特征如下： 魏寨断层：为三水平深部自然边界，正断层，延伸方向 nwse，井 田内长度约 9.0km，倾向 10，倾角 6070，落差大于 100m。该断层 在西部姚山、井沟和魏寨等地地表有出露，井田内 3-补 79、6-补 78、b7/ck8、b10/ck45 等 4 个钻孔控制，控制可靠。 赵寨断层：正断层，从东部进入井田，向西落差逐渐变小，于 11 勘探线东尖灭，延伸方向近 ew，长度 3.3km。倾向 n，倾角 6575。由 13-补 64、14-补 62、5-补 68 和 16-补 67 孔控制，控制严密。 18 赵寨南断层：正断层，位于赵寨断层南，西部起于赵寨断层，向西 逐渐落差变小,于 15 勘探线东尖灭，延伸方向近 ew，长度 0.7km。倾向 n，倾角 6474。由 5-补 68 孔控制，控制程度较差。 魏寨南断层：位于魏寨断层南部，正断层，延伸方向 nwse，长度 3.0km。倾向 ne、倾角 60，落差大于 300m。在 6 勘探线西切断二1煤层 露头线，b7/ck12 孔中上石盒子组和寒武系白云质灰岩接触，控制程度较 差。 根据该水平断层密度（落差大于 5m 断层 3.5 条/km2）和二1煤属较稳 定煤层（结合省局专家评审意见按 km=0.93 评定）以及煤层底板起伏较大 等因素，按照矿井地质规程 （构造复杂程度共分四类）综合评定 xx 矿 构造复杂程度为类，即属地质构造较复杂型矿井。 4、岩浆活动 井田内无岩浆侵入。 二、煤层及煤质二、煤层及煤质 （一）煤系地层含煤性 1988 年勘探报告：本区煤系地层主要有太原组（一煤组） 、山西组 （二煤组） 、下石盒子组（三六煤组）上石盒子组（七九煤组） ，属多 煤组多煤层地区。含煤地层总厚度 674m，共含煤 9 组，计 33 层，煤层总 厚 47.42m，含煤系数 7.3%。其中下石盒子组中的三煤组不含煤，多为泥 岩代替。 经过多年开采并结合勘探资料综合评价得出：井田内含煤地层为石炭 系上统太原组、二叠系下统山西组和下石盒子组、二叠系上统上石盒子组， 19 包含九个含煤组段，总厚 667.19m，含煤 25 层，煤层总厚 18.19m，含煤 系数 2.73。太原组含煤 9 层，其中一1煤层为局部可采煤层；山西组为 主要含煤地层，发育二0、二1、二3煤等 3 层，下部的二1煤层为大部可 采煤层，其余煤层均不可采；上、下石盒子组含煤分别为 8 层和 5 层，均 不可采。可采煤层总厚 7.94m，可采煤层含煤系数为 1.19%。 （二）可采煤层赋存特征（二）可采煤层赋存特征 区内主要有两层可采煤层，其中山西组二1煤大部分可采，太原组一 1煤局部可采，其余均为不可采。煤层倾角大多为 827，平均 17。 1、一1煤层 位于太原组底部，上距二1煤层平均 74.63m，下距奥陶系灰岩顶界平 均 11.48m。井田内有 58 孔穿见一1煤层层位，可采见煤点 32 个、占 55%，不可采见煤点和零煤点 26 孔、占 45%。煤层厚度变化较大，厚 02.44m、平均 0.96m，为局部可采之薄煤层。煤层结构较复杂，大部分 钻孔含一层夹矸，由于局部地段夹矸厚度大于煤层最低可采厚度，将一1 煤层分为一11、一12和一13煤 3 层，夹矸岩性为泥岩、砂质泥岩。煤层直 接顶板为 l1灰岩、厚 3.6112.26m、平均 9.91m，局部有伪顶；底板为 c3b 铝土质泥岩。综合评定一1煤属不稳定煤层。 2、二1煤层 二1煤层赋存于山西组下部，埋藏深度为23809m，埋藏标高为 +240-545m；上距砂锅窑砂岩平均65.02m，下距l9石灰岩平均7.24m。 本区前后累计施工钻孔29个，其中井筒检查孔1个，长期水文观测孔1 个。井田范围内穿见二1煤钻孔28个，占96.6%。勘探阶段共揭露不可采区 或无煤带2个。 20 二1煤层结构较简单，大部分不含夹矸，仅有19个孔含15层夹矸，厚 0.010.73m，岩性以炭质泥岩为主、次为泥岩，局部地段煤层含泥质包 体。二1煤层伪顶为炭质泥岩，不稳定，易跨落，厚0.24.0m；直接顶板 为砂质泥岩、泥岩；老顶为大占砂岩，以中粒砂岩为主。大部分直接底板 为砂质泥岩、泥岩夹细粒砂岩，间接底板为太原组l9石灰岩。 煤层厚度变化情况： 井田内二1煤层厚度变化大、厚019.35m、平均6.18m，为薄特厚煤 层。 根据矿井地质规程中煤层稳定性评价的主、辅指标公式，求得二1 煤层的可采性指数可采性指数为0.93（属较稳定煤层） ，煤厚变异系数变异系数为78%（属极不 稳定煤层） ，结合省局专家评审意见，确定二二1 1煤层为较稳定煤层煤层为较稳定煤层。 煤厚短距离突变以及底板起伏变化和小断层的发育，一直是困扰矿井 生产能力的主要因素之一。区内这类断层和不可采薄煤带随着开采范围的 加大依然存在。煤层厚度短距离内急剧变化以及不可采薄煤带的发育规律 尚待进一步研究；三水平东翼勘探控制程度不能满足煤矿正常的采掘要求， 目前正在进行补充勘探工作。 （三）煤质 1、煤层物理性质和煤岩特性 （1）煤的物理性质 二1煤层：为黑灰黑色，玻璃光泽，以粉状、鳞片状为主，强度很低， 手捻即成煤粉，易污手。煤层中下部常有碎粒或块状煤分层，含有方解石 或黄铁矿结核，其硬度大，不易破碎。煤层视密度为1.36m3/t（资源储量 估算采用1.40 m3/t） ，真密度为1.48m3/t。 （2）显微煤岩特征 根据2005年xx省煤炭地质勘察研究院提供的xx煤矿资源潜力调查报 21 告资料，二1煤显微煤岩组分中有机质组分含量一般为95%，有机质组分 中以镜质组为主，约占65%，为均质镜质体、少量基质镜质体、含一些杂 质；偶尔可见结构镜质体，细胞结构因受挤压而破碎，镜煤最大反射率 （rmax）为2.462.80%。半镜质组约占有机质组分的26%，以半基质镜质 体为主，油浸镜下为浅灰白色，呈团块或细条带状分布；半丝质组和丝质 组含量较少，油浸镜下呈亮黄白色，细胞结构破碎成弧形或星点状。无机 组分含量为5%左右，以粘土矿物为主，呈浸染状或结核状分布在有机质中； 可见少量的硫化物、碳酸岩、氧化物类。 2、化学性质和工艺性能 （1）煤的元素组成（据xx煤炭地质勘察院，2005） 二1煤浮煤以碳元素（cdaf）为主，占91.6293.76%，平均92.36%；其 次为氢元素（hdaf） ，小于3.443.68%；氮元素（ndaf）占1.361.68%， 平均1.51%；氧+硫元素（odaf+sdaf）含量1.732.99%、平均2.35%。 （2）煤的工业分析及有害元素组成 煤的工业分析结果和有害元素组成见表4-3。 按gb/t 15224.1-2004、gb/t 15224.2-2004、mt/t 562-1996和mt/t 803-1999标准，二1煤属低中灰、特低硫、低磷、一级含砷煤。生产煤样灰 分较高，属中高灰煤。 （3）煤的工艺性能 二1煤原煤发热量（qgr.v.d）为27.4332.53mj/kg，平均 30.03mj/kg；浮煤发热量（qgr.v.d）33.7534.41mj/kg，平均 33.99mj/kg。 二二1 1煤工业分析及有害元素测试结果统计表煤工业分析及有害元素测试结果统计表 表1-2-3 二1工业分析有 害 组 分 测 试 结 果 统 计 （%）项 目 煤层 madadstdpas 二1最小值 0.839.220.280.011.010-4 22 最大值 1.6619.620.430.031.410-4 平均值 1.9913.860.340.021.210-4 点数 18181644 3、煤种确定 （1）煤的成因类型：从二1煤显微煤岩组分及保存完好结构镜质体的 细胞结构来看，成煤植物是高等木本植物，均属腐植煤。 （2）煤类：二1煤浮煤挥发份为 8.9410.66%、平均为 9.36%，胶质 层厚度（y 值 mm）为 0，g 值为 0，镜质组最大反率 2.462.80%，二1煤 3 号无烟煤。 4、煤的工业用途 综上所述，二1可以作为一般动力用煤和民用煤。 5、其它有益矿产 赋存于本溪组底部的青灰色铝土质泥岩或铝土岩，具鲕状、豆状结构， 含铁质、硅质等成分，致密坚硬，底部偶见山西式铁矿（赤铁矿、褐铁矿） ，呈透镜状，极不稳定。由于井田勘探阶段揭露钻孔有限，难以作出评价。 三、水文地质条件三、水文地质条件 （一）地表水 区内无较大河流，在和平嘴金兰寨一带有五星水库，库容量 3.0mm3，存水条件较好，但与下部煤层相距 400600m，对开采影响不大。 （二）主要含水层与隔水层 根据地层时代、岩性及富水程度，井田内共划分了 7 个含水层组和 4 23 个隔水层段，分述如下： 1、含水层 （1）奥陶系灰岩岩溶裂隙承压含水层 为灰白色、浅灰色厚层状隐晶质灰岩，井田内有 41 个钻孔揭露该含 水层，最大揭露厚度 66.35m（12a-补 32 孔） ；岩溶裂隙发育，但不均一； 钻孔中见溶洞高度 0.30m，富水性强、导水性好，是矿区最为丰富的含水 层。据前两次勘探抽水试验资料 q=0.00340.068l/s.m，k=0.00140.116m/d，为 hco3-mg-ca 型水，ph 值为 7.88.0，总硬度 13.5 德国度，矿化度小于 0.59g/l。该含水层上 距二1煤底板 56.28108.97m，平均 84.7m。上距一1煤底板 0.7918.26m，平均 7.69m，是一1煤开采的直接充水含水层，也可通过 其它导水通道对二1煤开采造成水害。目前奥灰水平均水位标高为 +50.0m。 （2）太原组下段灰岩岩溶裂隙承压含水层 由 l1l5五层深灰色灰岩组成。l1-3灰岩厚 6.9922.99m、平均 15.95m，岩溶裂隙发育，富水性强，上距二1煤 45.7580.44m，平均 60.96m。据 12a-补 32 和 13-补 48 孔抽水资料：q 分别为 2.140 和 0.171l/s.m，k 分别为 11.850 和 0.584m/d，为 hco3-mg-ca 型水，ph 值为 7.88.0。目前 l1-3灰岩含水层水位标高为+30. 0m。l5灰岩厚 08.63m, 平均 5.51m，岩溶裂隙发育，钻孔见溶洞 0.4m，井下突水点突水量最大达 500m3/h，稳定水量 300m3/h，上距二1煤 31.6568.46m，平均 48.82m。 （3）太原组上段灰岩岩溶裂隙承压含水层 24 为二1煤底板直接充水含水层，由 l7l9三层灰深灰色中厚层状灰 岩组成。l7-8灰岩稳定，厚 1.5023.16m，平均 10.98m，岩溶裂隙发育， 局部见 0.5m 宽溶洞，上距二1煤 0.1028.17m，平均 10.02m。l9灰岩不 稳定，有的地段缺失。据 13-补 48 孔注水资料，钻孔单位涌水量 0.053l/s.m，渗透系数 0.387m/d，现水位标高-120m。井下突水点最大突 水量 210m3/h，稳定水量为 150 m3/h。 （4）二1煤顶板砂岩孔隙裂隙承压含水层 系指二1煤以上 100m 范围内的灰白色中细粒或中粗粒砂岩（俗称大占 砂岩、香炭砂岩和砂锅窑砂岩） ，为二1煤层顶板直接充水含水层，局部裂 隙发育，往往有方解石脉充填；最多含 68 层，一般有 45 层，厚度 24.4575.11m，平均 47.46m。该含水层静止水位标高 +200.29+239.16m，含水不均匀，钻孔单位涌水量 0.0063l/s.m，渗透系 数 0.01370.1791m/d，为 hco3-ca-mg-na 型水，ph 值为 7.08.2，为弱 的裂隙承压水含水层，正常情况下对开采二1煤层影响不大。 （5）上、下石盒子组砂岩孔隙裂隙承压含水层 多为细粒砂岩，局部有中粒砂岩，为弱含水层，因距二1煤层较远， 充水意义不大，故不再祥述。 （6）第三系泥灰岩含水层 第三系为白色、浅灰白色泥灰岩，裂隙不发育，局部有小溶洞。地表 蜂窝状空洞发育。 （7）第四系砂、砾石孔隙含水层 第四系为黄土状亚粘土和黄土状亚砂土。底部含钙质结核与透镜状碎 25 石层，底部含水与第三系灰岩水有直接水力联系，地下水流方向大致由北 向南。 2、隔水层 （1）本溪组铝质泥岩隔水层 位于奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层之上，主要为灰白色铝质泥岩、深灰 色炭质泥岩和泥岩，厚度变化大，厚 0.7918.26m、平均 7.96m，一般起 不到隔水作用。 （2）太原组中部砂泥岩隔水层 系指 l5l7之间的泥岩、砂质泥岩、细砂岩、粉砂岩等，厚 10.0040.80m，平均 25.36m。该隔水层位于太原组上、下段灰岩高承压 水头含水层组之间，隔水良好。 （3）二1煤底板隔水层 系指二1煤底至 l9顶的泥岩、砂质泥岩、细砂岩、粉砂岩等，厚 0.128.17m，平均 10.02m，矿区中部厚，东西两边变薄。该隔水层由于 局部太薄或被断层切割，隔水性差，因此开采二1煤层时要特别注意底板 遭遇断层而可能引起的水患。 （4）二叠系中、上段隔水层 系指二1煤上 100m 起到上部基岩剥蚀面的二叠系上、下石盒子组、石 千峰组，主要包括泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩、粉砂岩等，厚度一般在 100m 以上，其间夹有数层中、粗粒砂岩含水层，但被隔水层阻隔，水力联 系较差，总体上表现为隔水性，能有效阻隔地表水、浅层地下水进入矿井。 26 （三）矿井充水因素分析 矿井充水的基本条件有两个：一是矿井存在充水水源，二是存在连接 充水水源与矿井之间的导水通道。只有这两个条件同时存在，才能形成矿 井充水。矿井充水水源主要包括大气降水、地表水、地下水和老空水。 1、矿井充水水源 （1）大气降水 大气降水对地下水的补给主要受地形控制。依地表汇水条件，地表汇 水地形可分为汇流地形（低洼谷地） 、滞流地形（坡度小，起伏不大的平 原和台地）和散流地形（坡度大，切割强列的山脊和山坡） 。不同的入渗 条件和地形的结合，会构成不同的降水入渗补给条件。一般汇流地形最有 利于大气降水时矿井涌水的入渗补给，而散流地形则不利于大气降水对地 下含水层的补给。地表的滞水条件除地形因素处，还常会受到植被、耕土 层结构等的影响，一般来说，地表植被越发育，耕土层厚而疏松的地表条 件会延长大气降水在原地的滞流时间，从而减少了地表迳流量而增加对矿 井涌水的补给。 （2）地表水 二1煤在井田北部、东北部有大面积露头，而区域内的春马河就流经 矿区东北部，当在矿区东部开采二1煤时，河水可能顺着第四系沙砾石层 渗入煤系地层，再通过煤层顶、底板含水层向矿井内充水，这样地表水也 成为了矿井的直接充水水源。地表水渗入水量受大气降水影响，季节性强， 旱季水量小，雨季水量大且集中。 五星水库，库容量 3.0mm3，存水条件较好，但与下部煤层相距 400 27 600m，经xx 煤矿 32 采区水库下采煤可行性研究报告确认，32 采区 覆岩按中硬和坚硬岩性来计算，得出各计算点的残留安全煤岩柱尺寸对覆 岩为中硬岩性而言其值均在 200m 以上，对覆岩为坚硬岩性各计算点均在 150m 以上，即各计算点的防水安全煤岩柱尺寸均小于实际基岩岩柱尺寸。 因此，在正常情况下，导水裂缝带是不会波及地表上的五星水库底部，32 采区西翼在五星水库下进行采煤是可行的。 （3）地下水 顶板水 二l煤直接顶板为砂质泥岩，厚 035.96m，老顶为大占砂岩。其上 部为香炭砂岩及砂锅窑砂岩，构成了二1煤层顶板含水层。顶板含水层水 量一般不大，在采动时会发生滴水、淋水或小量突水，涌水量一般为 350 m3/h。 该含水层虽然富水性不强，地下水渗透能力较差，水循环条件不畅， 但由于该含水层整体上厚度较大，在地表直接裸露接受大气降水或其它地 表水体的补给，在一些隐伏露头区还可接受第四系潜水含水层水的补给， 地下水具有较大的静储量。1996 年 11 月 24 日 1501l 运输顺槽顶板突水时， 就是因为接受了雨水补给，最大瞬时突水量曾达到 237 m3/h。 在二l煤回采过程中，顶板隔水层会受到采动破坏，顶板水通过导水 裂隙带进入巷道或工作面，往往呈现出涌水水量由小到大再到小的突水过 程。也就是说突水前期一般有先兆，突水后期水量会逐渐衰减，多为淋水 或小股水，一般不会对矿井造成大的灾害。但在实际生产过程中，由于 xx 煤矿二l煤层煤质较软，往往涌出时连水带煤，特别是在回采工作面顶煤 28 放不净的情况下，容易将井下设备淤塞，造成事故。 底板水 底板突水在 xx 煤矿矿井充水中占主要地位。1972 年投产以来共发生 过大小突水 82 次，而底板突水点占矿井突水点总量的 50%以上，底板水主 要为太原组灰岩水和奥陶系灰岩水，这两层含水层（组）全区发育，长期 困扰矿井安全生产，矿井 80%左右的水量来源于此，是矿井防治水的重点 和难点。 xx 煤矿二1煤层底板太原组灰岩含水层（组）距离奥陶系灰岩含水层 距离，平均距离不到 10m，奥陶系灰岩水极易通过太原组灰岩裂隙或断层 破碎带导入二1煤层，成为二l煤开采的间接充水水源。连通试验资料表 明，太原组灰岩含水层（组）和奥陶系含水层有较好的水力联系，经常受 到奥陶系灰岩含水层的补给。奥陶系灰岩含水层具有分布面积广、厚度大、 水压高、储量丰富等特点，一旦突水将会对矿井带来巨大损失。 老空水 老空水一般为封存的“死水” ，属静储量，但具有一定的静水压力， 所以其充水特点是突发性强，来势猛，持续时间短，破坏性强，有害气体 含量高，对人身和设备损害较大。 据 xx 煤矿对周边小煤窑的调查得知，井田内有小煤窑 2 个，分别位于 该水平东西两侧，存在老空可疑区，一旦在生产中揭露老空区，将危及井 下人员人身安全，同时还会造成矿井重大损失。所以在靠近老空区采掘时， 必须边探边采，保证安全。 2、充水通道 29 充水通道是矿井充水的另一个先决条件，只有查明充水通道的位置、 规模、连通性以及充水通道的性质后，才能有的放矢地进行矿井水害防治， 确保煤矿安全生产。充水通道的类型主要有断层、裂隙、溶洞