采矿工程毕业设计（论文）-赵家寨3.0Mta新井设计【全套图纸】.doc

编号：（ ）字 号本科生毕业设计（论文）全套图纸，加153893706题目： 赵家寨3.00Mt/a新井设计 承压水上安全开采技术分析 姓名： 学号： 班级： 采矿工程2007-1 二一年六月中国矿业大学毕业设计任务书学院 矿业工程 专业年级 采矿工程07级 学生姓名 任务下达日期：2011年 1 月 14 日毕业设计日期： 2011 年 3 月 14 日 至 2011 年 6 月 16 日毕业设计题目：赵家寨3.00Mt/a新井设计毕业设计专题题目：承压水上安全开采技术分析毕业设计主要内容和要求：院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日目 录1 矿区概述及井田地质特征11.1矿区概述11.1.1 矿区地理位置,交通情况11.1.2地形地貌21.1.3 矿区气候条件21.1.4 矿区的水文情况21.1.5电力供应及建井材料及生产原料21.2井田地质特征31.2.1井田的勘探程度31.2.2井田煤层地层概述31.2.3井田地质构造61.2.4井田水文地质特征71.3煤层特征101.3.1煤层及煤质101.3.2煤层开采技术条件132 井田境界和储量152.1 井田境界15 2.2 矿井工业资源储量16 2.3 矿井可采储量182.4工业场地煤柱183 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限203.1矿井工作制度203.2矿井设计生产能力及服务年限203.2.1确定条件203.2.2生产能力确定203.2.3服务年限核算214井田开拓224.1井田开拓的基本问题224.1.1确定井筒形式、数目、位置及坐标224.1.2工业场地254.1.3开采水平的确定及采带区划分254.1.4主要开拓巷道254.1.5 矿井开拓方案比较254.2 矿井基本巷道324.2.1井筒324.2.2井底车场及硐室395 准备方式带区区巷道布置415.1煤层地质特征415.1.1带区位置415.1.2带区煤层特征415.1.3煤层顶底板岩石构造情况415.1.4水文地质415.1.5地质构造415.1.6地表情况415.2带区巷道布置及生产系统415.2.1带区准备方式的确定415.2.2带区巷道布置415.2.3带区生产系统425.2.4带区生产能力及采出率445.3带区车场选型计算455.3.1带区车场的形式455.3.2带区车场的调车方式455.3.3带区主要硐室布置456 采煤方法466.1采煤工艺方式466.1.1 带区煤层特征及地质条件466.1.2确定采煤工艺方式466.1.3回采工作面参数476.1.4回采工作面采煤机、刮板输送机选型476.1.5采煤工作面支护方式506.1.6端头支护及超前支护方式526.1.7各工艺过程注意事项536.1.8回采工作面正规循环作业546.2回采巷道布置576.2.1回采巷道布置方式576.2.2回采巷道参数577 井下运输607.1概述607.1.1井下运输设计的原始条件和数据607.1.2运输距离和货载量607.1.3矿井运输系统607.2带区运输设备选择617.2.1设备选型原则617.2.2带区设备的选型617.2.3带区运输能力验算647.3大巷运输设备选择648 矿井提升678.1矿井提升概述678.2主井提升678.2.1箕斗678.2.2提升机688.2.3钢丝绳技术特征688.2.4提升能力验算698.3副井提升709 矿井通风及安全729.1矿井概况、开拓方式及开采方法729.1.1矿井地质概况729.1.2开拓方式729.1.3开采方法729.1.4变电所、充电硐室、火药库729.1.5工作制、人数729.2矿井通风系统的确定729.2.1矿井通风系统的基本要求729.2.2、矿井通风方式的选择739.2.3、矿井主扇工作方式选择749.2.4、带区通风系统的要求749.2.5、带区工作面通风方式的选择759.3矿井风量计算759.3.1工作面需风量计算759.3.2备用面需风量的计算769.3.3掘进工作面需风量769.3.4硐室需风量779.2.5其它巷道所需风量789.3.6矿井总风量789.3.7风量分配789.4矿井通风阻力计算809.4.1矿井最大阻力路线809.4.2矿井通风阻力计算819.4.3矿井通风总阻力849.4.4两个时期的矿井总风阻和总等积孔859.5选择矿井通风设备859.5.1选择主扇859.5.2电动机选型879.6安全灾害的预防措施889.6.1预防瓦斯和煤尘爆炸的措施889.6.2预防井下火灾的措施889.6.3防水措施8810 设计矿井基本技术经济指标90专题人承压水上开采分析.92翻译英文部分.102翻译中文部分.107摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为赵家寨3 Mt/a新井设计。共分10章：1.矿区概述及井田地质特征；2.井田境界和储量；3.矿井工作制度及设计生产能力、服务年限；4.井田开拓；5.准备巷道布置；6.采煤方法；7.井下运输；8.矿井提升；9.矿井通风与安全技术；10.矿井基本技术经济指标。赵家寨井田位于河南省新郑市西侧，行政区划属新郑市辛店镇和城关镇及新密市大隗镇管辖。井田南北宽34km，东西长13.5km，面积约50 km2。主采煤层为二1煤。煤层平均厚度5.5m，井田地质条件简单。矿井工业储量为353Mt，可采储量244.252Mt。矿井正常涌水量为600m3/h，最大涌水量为650m3/h。瓦斯相对涌出量为4.436m3/t，属于低瓦斯矿井。矿井为立井多水平开拓，大巷采用胶带输送机运煤，辅助运输采用蓄电池电机车，矿井通风方式为中央并列式通风。一矿一面，矿井采用综合机械化放顶煤开采法。矿井年工作日为330d，每天净提升时间16h。矿井工作制度采用“三八”制，两班生产、一班准备。专题部分题目是承压水上安全开采技术分析。主要是对当前国内煤矿中综放工作面承压水上安全开采技术进行分析。翻译部分主要内容为高温度燃料电池处理煤矿低浓度瓦斯，英文题目为：“Processing of coal mine gas with low methane concentrations for use in high-temperature fuel cells” 中国矿业大学11届本科生毕业设计（论文） 第 67页ABSTRACTThe three parts are included in this design, i.e., the general part， special subject part and translated part.The general part is a new design of ZhaoJiazai 300Mt coal mine. This design includes ten chapters. 1. An outline of the mine field geology. 2. Boundary and the reserves of mine. 3. The service life and working system of mine. 4. development engineering of coalfield. 5. The layout of panels. 6. The method used in coal mining. 7. Transportation of the underground. 8. The lifting system of the mine. 9. The ventilation and the safety operation of the mine. 10. The basic economic and technical norms.ZhaoJiazai mine lies in West of xinzheng。 The run of the mine field is 34 km，the width is about 13.5 km，mine farmland total area is 47.25 km 2. The second one is the main coal seam，The thickness of the main coal is about 5.5m respectively. The coalfield geological condition is simple.The proved reserves of the coalfield are 353 million tons. The recoverable reserves are 244.252million tons. The normal flow of the mine is 600 m3 percent hour and the max flow of the mine is 650 m3 percent hour. The mineral gas gushes the deal lower，for low gas mineral mine.The mine farmland in an inclined mine to expand.The main transportation uses the adhesive tape transportation opporteunity coal.The working system “three-eight” is used in the ZhaoJiazhai coal mine. It produced 330d/a.Special subject parts of topics is a formulation about Analysis of Pressurized Water Safe MiningTranslation part of main contents is about “Processing of coal mine gas with low methane concentrations for use in high-temperature fuel cells”.一般部分1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1 矿区地理位置,交通情况赵家寨井田位于河南省新郑市西侧，行政区划属新郑市辛店镇和城关镇及新密市大隗镇管辖。其地理坐标为：东经11334001134300，北纬342330342630。 图1.1 矿井交通位置图赵家寨矿井工业场地位于新郑市辛店镇，辛店镇现代通讯设施完备，信息传播方便、快捷，通讯网络与全国联网运行。并开办了ADSL32宽带、数字数据专线（DDN）、分组交换、电话信息、图文传真、邮政特快（EMS）等20多项新业务。工业经济发展迅猛，拥有亚洲最大的机制水泥瓦生产基地，年产3.2亿张机制水泥瓦，占全国总产量的三分之一，享有中国“第一瓦乡”之美誉，产品畅销全国各地，出口到蒙古、俄罗斯等国。辛店镇镇域企业260家，初步形成了能源、建材、机电、化工、食品、卷材六大支柱产业。围绕能源开发，辛店镇已形成煤电、水泥、焦炭、铝等产业链，被新郑市委、市政府确定为能源建材工业园。新郑市总面积873km2，人口62万。近几年来社会经济发展速度很快，初步形成了以卷烟、化工、电力、医药、建材、食品加工为主，门类较为齐全的工业经济和以大枣、无公害节水莲藕、畜禽养殖为主的生态农业产业体系，旅游、商贸、房地产等三大产业齐头并进、协调发展。同时，新郑市的文教、卫生及基础设施建设也得到了较好发展。新郑市的经济实力连续六年保持河南省第二位，是全国县域经济基本竞争力百强县（市）之一。经过大力推进产业结构的战略性调整，全市已形成煤炭、烟草、电力、医药、食品、建材、化工等特色支柱产业。作为郑州市的南大门，新郑既有国家实施中部崛起、河南省构筑以郑州为中心的中原城市群经济隆起带的宏观发展机遇，又有郑州建设现代制造业基地、现代服务业中心和现代农业示范带的微观发展机遇，既有国家南水北调、西气东输等重大工程建设穿境而过带来的战略机遇，又有煤炭开发带来的现实机遇，可以有效带动电力、冶金、化工等相关产业的发展。 1.1.2地形地貌区内绝大部分为第三、四系冲积层覆盖，为平原微丘地形。地势总体比较平坦，仅西北部冲沟较发育，西部边缘地带出现一些小丘陵和零星突起。井田内海拔标高一般在+100m+175m，平均为+125m左右，相对高差约为75m。1.1.3 矿区气候条件本区属大陆性半干旱气候，其特点是干湿季节性交替明显，年温差较大，四季分明，夏季炎热，冬季寒冷，春秋两季气候宜人。年平均气温14.1，月最高气温38.6（1976年6月），月最低气温为-8.1（1977年1月）。每年69月为雨季，年最大降水量为977.1mm（1954年），最小降水量为213.9mm（1985年），年均降水量为592.6mm。年蒸发量为16802041mm。本区风向风力随季节交替变化，夏季多东南风和南风，冬季多西北风和北风，年平均风速2.37m/s，最大风速为18m/s。月平均相对湿度8月最大为83%，1月最小为63%，年平均相对湿度为70%。年均霜期为159天，年均雾日为32天。结冰期一般为12月至翌年3月，冻土深度为100mm150mm，积雪厚度150mm200mm。根据河南省地震局资料，本区历史上未发生过大的地震，按照建筑抗震设计规范（GB500112001）划分，本矿井所在地区新郑市抗震设防烈度为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。1.1.4 矿区的水文情况本区主要河流为双洎河，属淮河水系。双洎河上游有洧、溱二源，洧水发源于登封东北阳城山（马岭山），入新郑境约4km，溱水发源于新密市白寨乡牌坊沟，入新郑境约1km，洧、溱二水于邓湾寨西汇合，以下河段称为双洎河。双洎河在新郑市境内流经戴湾、人和寨、云湾、泥河寨、市区、双龙寨，至梨河镇黄湾村出境入长葛，至扶沟县北流入贾鲁河。新郑市境内河段全长35.5km，河床宽度1030m，河底平均低于地面16m，正常流量2m3/s，平均行水深度0.5m，河底坡降1/2001/1200，河底岩性为沙壤土。双洎河为常年性河流，该河自西北向东南流经本井田。河流流量受季节影响较大，旱季较小，雨季较大。根据新郑市人和寨观测站资料，最大洪水流量为256 m3/s，洪水位标高为+122.33m。1.1.5电力供应及建井材料及生产原料赵家寨矿井偏北约7km处有1座陈庄220kV变电站，主变容量为（11201180）MVA，电压为220/110/10kV。220kV 电源引自郑州500 kV变电站。110kV 电源引自徐庄220kV变电站。赵家寨矿井偏北约7km处有1座陈庄220kV变电站，主变容量为（11201180）MVA，电压为220/110/10kV。220kV 电源引自郑州500 kV变电站。110kV 电源引自徐庄220kV变电站。矿井东约11km处有1座新郑城后110kV变电站，主变容量为（5040）MVA，电压为110/35/10kV。两回110kV 电源引自陈庄220kV变电站，电源线路分别为LGJ-185/6.852km和LGJ-300/8.409km。矿井正东约7km处电力部门新建了1座胡庄110kV变电站，主变容量为240MVA，电压为110/35/10kV，该站现已运行1台40MVA主变。2回110kV 电源引自陈庄220kV变电站，电源线路为2LGJ300/8.5km。矿井正南约2km处电力部门新建了1座辛店兴龙110kV变电站，主变容量为140MVA，电压等级为110/35/10kV，其110kV 电源引自陈庄220kV变电站，电源线路为LGJ-300/12.35km。矿井东南约8km处有1座新郑发电厂，装机容量为（312115）MW，以35kV电压在城后变电站接入系统，上网线路为LGJ-240/4.9km。本矿井地下水丰富，涌水量预计为1910m3/h，井下排水经处理后，可供矿井生产和生活之用。矿井电源取自胡庄和辛店兴龙变电站，水源主要利用矿井排水处理后复用，矿井电源水源情况可靠。矿井建设所用的钢材、木材、水泥、砂石等材料，均可由当地市场购买。1.2井田地质特征1.2.1井田的勘探程度本区地质工作历时较长，地质勘探工作是在河南省煤田地质局一队1978年提交的详查报告基础上，于1981年至2002年分阶段进行的，前后共分为三个阶段。第一阶段为19811989年，主要任务是查明主要含水层的水文地质特征及水文地质边界条件，基本查明边界断层的水文地质和地温特征，基本查明主要可采煤层顶底板岩性组合特征，预测煤层底板可能突水地段、突水量、水质及其变化情况。第二阶段为19921993年，该阶段主要任务是查出第一水平内落差等于和大于30m的断层，查明七4、二3、二1、一1煤层的厚度、结构和可采范围，查明二1煤层露头位置，计算可采煤层各类别资源储量。第三阶段20012002年，该阶段主要完成了补钻及全部野外地质工作，同时，通过对地质资料的细致分析研究，最终提交了河南省新密煤田赵家寨井田勘探报告。1.2.2井田煤层地层概述本区地层区划属华北地层区华北平原地层分区之嵩箕小区。区内仅西部及其外围的许岗三岔口一带有二叠系上统平顶山砂岩和三叠系下统金斗山砂岩出露，绝大部分为新生界掩盖。地层以沉积岩系为主，其次为变质岩系，未发现火成岩。区内出露地层由老到新有前震旦系、震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、第三系、第四系。赵家寨井田内地层均被新生界地层覆盖，由老到新依次为寒武系上统、奥陶系中统、石炭系中上统、二叠系及第三、四系，简述如下：1)寒武系上统长山组（3ch）：钻孔揭露最大厚度为154.41m，岩性以灰、灰白色厚层状白云质灰岩为主，夹薄层状泥灰岩、钙质泥岩、砂质泥岩及鲕状石灰岩。裂隙具方解石脉，见不规则状溶洞。与下伏地层平行不整合（假整合）接触。2)奥陶系中统马家沟组（Q2m）：钻孔揭露厚度为25.3379.95m，平均54.70m。为灰色中厚层状石灰岩，上部夹泥灰岩，下部夹砾屑灰岩，底部为钙质泥岩和砂质泥岩。与下伏地层平行不整合接触。3)石炭系（C）缺失下统，中上统揭露厚度49.36131.39m，平均86.71m。（1）中统本溪组（C2b）以铝质泥岩为主，含黄铁矿、菱铁矿结核，局部夹中细粒砂岩，偶含薄煤一层。组厚平均8.93m，与下伏地层平行不整合接触。（2）上统太原组（C3t）自一1煤层底板的根土岩至一9煤层顶板的菱铁质泥岩或L9灰岩顶，厚度平均77.78m。由灰岩、砂岩、砂质页岩、泥岩和煤层组成，据岩性可分为上、中、下三段。下段（下部灰岩段）：自本组底部至L4灰岩顶部。厚度17.7643.40m，平均27.27m。以石灰岩、煤层为主，夹砂质泥岩、泥岩。含灰岩四层（L1L4），其中L1灰岩普遍发育，为本区标志层，常与L2灰岩合并为一层，总厚度平均12m。含煤四层，其中一1煤层大部可采，一3、一4煤层偶尔可采。中段（中部碎屑岩段）：自L4灰岩顶部至L7灰岩底部，厚21.5854.00m，平均33.70m。以砂岩、砂质泥岩、泥岩为主，夹二层透镜状石灰岩(L5、L6)及薄煤3层(一5、一6、一7)。L5、L6灰岩常相变为砂岩，该砂岩为浅灰色中细粒石英砂岩，局部含细砾。上段（上部灰岩段）：自L7灰岩底部至一9煤层顶板的菱铁质泥岩或L9灰岩顶，厚9.5826.96m，平均16.81m。以石灰岩、砂质泥岩、泥岩为主，夹薄煤2层(一8、一9)，一9煤层偶可采，一8煤层不可采。含灰岩三层，其中L7石灰岩普遍发育，平均6m，常与厚约3m的L8石灰岩合并为一层，L9石灰岩不稳定，常相变为菱铁质泥岩。本组与下伏地层整合接触。4)二叠系（P）区内西部有零星出露。据钻孔揭露，井田内二叠系保留不全，石千峰组上部第四段与第三段上部受蚀殆尽。保留厚度661.781037.16m，平均829.46m，含煤24层，分上下两统，与下伏地层整合接触。（1） 下统山西组（P1sh）自一9煤层顶板的菱铁质泥岩或L9灰岩顶至砂锅窑砂岩底，厚53.36104.65m，平均75.49m，由砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成，含煤6层，产大量植物化石。据其岩性特征自下而上可分为大占砂岩段、香炭砂岩段和小紫泥岩段。大占砂岩段：自本组底至二3煤层底，厚20.8937.63m，平均27.82m。下部的二1煤层底板砂岩为深灰、灰黑色条带状细粒砂岩。中部的二l煤层全区可采，是本区主要可采煤层。上部的大占砂岩为灰色中细粒砂岩，厚1.9220.98m，平均11.66m，层面富含白云母及炭质薄膜，其下的二2煤层不发育。香炭砂岩段：自二3煤层底至二4煤层顶板砂岩底，厚19.3636.12m，平均27.55m，由深灰色中细粒砂岩、砂质泥岩、泥岩与煤层组成。下部的二3煤层大部可采，直接顶板为深灰、黑灰色泥岩或砂质泥岩。中部的香炭砂岩为深灰色中细粒砂岩，平均厚度6.31m，含菱铁质线理及结核。上部为黑灰、深灰色泥岩及砂质泥岩，含菱铁质假鲕和结核，夹不稳定的二4煤层。小紫泥岩段：自二4煤层顶板砂岩底至砂锅窑砂岩底，厚13.1130.90m，平均20.12m。下部为浅灰色含菱铁质中细粒长石石英砂岩，泥硅质胶结，厚约7m。中上部为灰紫色的小紫泥岩，厚13.12m，含铝质及菱铁质假鲕，局部具鲕状结构，夹薄层绿灰色细粒砂岩及不可采煤层2层(二5、二6)。本组与下伏地层整合接触。（2）下统下石盒子组（P1x）自砂锅窑砂岩(Ss)底界至田家沟砂岩(St)底界，厚230.99370.68m，平均283.72m。含三、四、五、六共4个煤段，其岩性由砂岩、砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩及极不稳定的薄煤层组成。各煤段划分均以其煤段底部的砂岩为界，其中三煤段不含煤层，四、五、六煤段见薄煤12层，不可采或偶尔可采。本组与下伏地层整合接触。（3）上统上石盒子组（P2s）自田家沟砂岩(St)底界至平顶山砂岩(Sp)底界，厚208.94311.28m，平均265.25m。含七、八、九共3个煤段，其岩性由灰、灰绿、浅灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及细中粒砂岩及少量薄煤层组成。本组与下伏地层整合接触，产少量动植物化石。（4）上统石千峰组（P2sh）下起平顶山砂岩(Sp)底界，上部地层由于被剥蚀而至基岩面。本组属含煤岩系盖层，厚168.49250.99m，平均205m，与下伏地层呈假整合接触。本组岩性主要由灰绿、浅灰色厚层状中粒长石石英砂岩，薄层暗紫红色和兰灰色泥岩、砂质泥岩及灰绿色粉砂岩组成。平顶山砂岩厚48.4970.55m，平均55m。岩性为灰白、浅灰色厚层状中粗粒长石石英砂岩，坚硬，耐风化。5)上第三系（N）与下伏地层呈不整合接触，厚度由西向东逐渐增大，厚度0656.85m，平均260m。岩性以粘土、砂质粘土为主，弱固结至半固结，夹粉砂、细砂层，含泥质团块及钙质结核。下部夹砾石层，底部有一层底砾岩，厚026.11m，平均4.17m。西部边缘附近底部见有灰白色泥灰岩。6)第四系（Q）第四系地层遍布全区，广泛分布于平川、沟谷及河床阶地。总厚度0175m，平均45m。下部为亚砂土夹亚粘土，局部为亚粘土夹砂砾石层。中部为砂土、亚砂土、含钙质结核，局部为亚粘土夹砂砾石层。上部由粉砂质粘土、亚砂土及粉、细砂层组成，夹透镜状粘土层。图1.2 地质综合柱状图1.2.3井田地质构造新密煤田地处秦岭纬向构造带北亚带嵩箕隆起带东段，风后岭与荥巩背斜之间，基本构造形态为一西窄东宽、轴向近东西，西端仰起、东端倾伏的复式向斜构造（新密复式向斜），区内构造形迹以断裂为主，伴有发育程度不同的褶皱，其中走向近东西的断裂规模大，延展长，多为南升北降、倾向北东的高角度正断层。本区主体构造为一两翼地层产状平缓，倾角315，轴向NWWSEE的宽缓背斜构造。井田内断裂构造发育，共有断层18条。全区构造复杂程度中等。1）褶曲本区主要褶曲为滹沱背斜。背斜轴走向120，延展长度约12km，西北倾伏端被大隗断层切割，向东南至14勘探线仰起，轴面近似直立。北翼地层走向145160，倾向5570，倾角615，南翼地层走向115140，倾向205230，倾角312。背斜轴被徐庄断层切断。该背斜控制了整个区域北部煤层产状，并以其为主，出现了一些宽缓的褶曲。2）断层井田内断裂构造发育，勘探阶段共发现断距较大的断层18条。除温泉、宁沟两条小逆断层之外，其它均为正断层。井田内构造方向与区域构造方向相符合，大隗断层、贾梁断层、欧阳寺断层构成本区自然边界。断层走向除大隗断层为近东西向外，其余均为北西南东方向。其中落差大于100m的断层5条，落差50100m的断层5条，落差3050m的断层7条，落差小于30 m的断层1条。1.2.4井田水文地质特征1）地表水区内有两条河流，双洎河和沂水河。最高洪水位标高，一般为+102.33m+103.31m，新郑市西关双洎河桥位置洪水位标高为+105.68m，其桥面标高为+108.04m，洪水期对地面建筑无影响，河流距主要开采煤层二1煤约400m左右，且对地下水的补给仅限于局部地段，补给量很小，对开采影响不大。2）主要含水层与隔水层（1）含水层寒武系上统长山组（3ch）白云质灰岩岩溶承压水含水层该含水层大体上沿滹沱背斜轴部地带，埋藏深度400m左右，向北东方向逐渐增加到1400m。揭露厚度一般1030m。80年代天然水位标高121.46126.06m，211、1810补等孔水位标高分别达132.46m、129.18m。该含水层与O2m灰岩含水层为一个统一含水层。奥陶系马家沟组（O2m）灰岩岩溶裂隙水含水层该层钻孔揭露厚度25.3379.95m，平均厚度54.70m。该层上段为厚层状灰岩，下段泥质成分增高。岩溶裂隙主要发育于断裂带，滹沱背斜轴部及露头带附近，其标高为-225.71-542.71m。该含水层强富水，但不均一，主要富水地带为滹沱背斜轴部、露头风化带及断裂带。钻孔单位涌水量q=0.01431.507L/sm，80年代水位标高+121.59122.36m，水温2329。该含水层距上覆一1煤层平均9.43m，是一1煤层底板直接充水岩层。同时，由于该含水层和C3tL1-4、C3tL7-8灰岩含水层有水力联系，所以对二1煤的开采也有较大影响。石炭系太原组下段（C3tL1-4）灰岩岩溶裂隙承压水含水层该层有14层灰岩组成，间夹薄层泥岩、砂质泥岩及薄煤，厚度13.8642.99m，其中灰岩厚度7.434.91m，平均18.79m。L1、L2常合为一层，二者一般厚1013m。该层岩溶裂隙发育，富水性较强。溶洞发育标高为-128.48-440.43m，高度0.080.5m，大者2.43.5m。钻孔单位涌水量q=1.00774.72L/sm为，80年代天然水位标高+122.22125.82m，水温2830。该含水层是一1煤层顶板板直接充水岩层，对煤层的开采影响较大。石炭系太原组上段（C3tL7-8）灰岩岩溶裂隙承压水含水层该层主要有L7、L8两层厚层状、隐晶结构灰岩组成，含水层埋深一般250850m，含水层厚度018m，一般厚10m左右。灰岩岩溶裂隙主要发育于滹沱背斜轴部、断裂带及露头带附近，钻孔单位涌水量q=0.0190.6949L/sm，80年代天然水位标高+120.85126.65m。该层是二1煤层底板直接充水岩溶含水层。二叠系山西组（P1sh）砂岩孔隙裂隙承压水含水层该层由大占砂岩和香炭砂岩组成，含水层埋深一般250850m。大占砂岩厚度0.9631.90m，平均17.05m，香炭砂岩厚度14.23m，孔隙裂隙一般不发育，且多被方解石脉充填。水位标高+117.02128.26m，钻孔单位涌水量q=0.00120.085L/sm。该层为二1和二3煤层顶板直接充水含水层，但富水性较弱，对煤层开采影响不大。上、下石盒子组及上部砂岩孔隙裂隙承压水含水层该层段为砂岩、砂泥岩互层段，以砂锅窑砂岩（Ss）、田家沟砂岩（St）、平顶山砂岩（Sp）发育良好，上、下石盒子组中厚度5m以上的中、粗、巨粒砂岩共13层，平均总厚度94.09m，埋深50700m。平顶山砂岩埋深100350m，厚度48.4970.55m，一般厚度55.76m。上、下石盒子组砂岩裂隙较发育，该套砂岩厚度较大，但富水性弱，其间因有数层砂质泥岩及泥岩隔水层而水力联系不佳，故对七4煤层及下伏二3、二1煤层的开采影响不大。第四系孔隙潜水含水层中更新统（Q2）含水层主要分布在井田西部贾咀、辛店一带，厚度约30m，水位深度6.130m，水位标高+126.4171.22m，钻孔单位涌水量q=0.1783.57 L/sm，岩性上部为亚砂夹亚粘土，下部亚粘土夹砾石，底部常见棱角状分选差的碎石层。上更新统（Q3）含水层主要分布井田东部双洎河两岸的平原区，厚度约50m，水位深度1.8435m，水位标高+96.93150.50m，钻孔单位涌水量q=0.2522.71L/sm，岩性上部以亚砂土为主，含钙质胶结，下部为亚粘土夹砾石层，底部为河床粗砂砾层；全新统（Q4）含水层主要分布于双洎河沿岸及新郑市区以东平原区的浅表部，厚度约10m，水位深度1.0113.32m，水位标高+100.32131.67m，钻孔单位涌水量q=0.220.776L/sm，岩性为粉砂土，亚砂土，粉细砂，夹透镜状粘土层，双洎河沿岸河流一级阶地的底部具河床相砂砾石层。（2）隔水层一1煤层底板铝土质隔水层该层位于奥陶系灰岩顶面至一1煤层底面之间，厚度1.8733.84m，该层层位较稳定，岩性致密，隔水性良好，但因该层在局部地段很薄，尤其在受断裂错动的情况下，奥陶系灰岩高压岩溶水将对一1煤层的开采有直接影响。太原组中段砂泥岩隔水层该层系指L4灰岩顶面到L7灰岩底面之间的砂质泥岩为主，夹细粒砂岩、薄煤层和不稳定的L5及L6灰岩，厚16.8368.33m，该层层位较稳定，隔水性较好，为C3tL1-4灰岩与C3tL7-8灰岩之间的隔水层，但在断裂切割处以及背斜轴部张裂带上，将会形成上、下含水层间的水力联系。二1煤层底板砂泥岩隔水层指L8灰岩顶面到二l煤层底板之间的砂、泥岩段，据本区揭露该层厚度1.6143.82m，平均厚10.96m，该层有一定的隔水作用。隔水层厚度小于5m以及断裂破碎之处会造成底板突水可能。石千峰组上段细粒砂岩、砂质泥岩隔水层该层在井田西缘有零星出露，大部分被第三、四系掩盖。岩性为砂质泥岩和细粒砂岩，孔隙裂隙不发育，对上覆下伏含水层起隔水作用。上第三系（N1l）砂质粘土及粘土隔水层由厚度为0656.85m，平均厚255.02m的砂质粘土和粘土组成。由于厚度大，层位较稳定，所以是第四系含水层与下伏基岩含水层之间良好的隔水层。井田部分钻孔揭露底部有厚度0.3328.70m，一般厚度10m，直径一般20100mm的砾石层，其中充填较多的粘土，多呈半胶结状态。施工中该层未发现漏水，测井解释富水性很弱，对矿床充水及供水意义不大。3）矿井充水条件分析（1）地表水和新生界孔隙含水层至二l煤间距很大（约350900m），其间有平均厚度255.02m的粘土和砂质粘土隔水层，故不能形成矿床充水水源。（2）二l煤层顶板砂岩孔隙裂隙含水层，富水性弱，地下水径流迟缓，补给条件差，一般不会对矿井形成较大危害。（3）太原组上部灰岩岩溶裂隙承压水是二1煤层底板直接充水水源，水量较丰富，补给强度中等，钻孔单位涌水量q=0.0190.6949L/sm。二l煤层底板隔水层，厚度1.6143.82m，平均10.96m，隔水性不佳，特别是断裂带将成为煤层底板突水通道，同时还可能成为下部C3tL1-4灰岩甚至O2m灰岩岩溶水间接充水的通道。 （4）井田东部灰岩陷伏露头地带，汇集丰富的混合型岩溶裂隙承压水，矿井深疏排水时，将会形成回流，成为二1煤层的重要充水水源。（5）构造对矿床充水的影响。断层是本区矿床充水的主要因素，北部边界F1和东北部的F3断层，使三个岩溶含水层在垂直方向上发生水力联系，并形成高水位的富水导水带，需留够防水煤柱。区内一系列北西向的断层其落差多大于30m，常造成O2m和C3t灰岩与可采煤层对接。上述断裂带不仅是矿床充水的重要途径，而且富水性强，对开采威胁很大。滹沱背斜轴部地带，岩溶裂隙发育，各岩溶含水层之间存在密切的水力联系，既有深部的纵向水流，又有沿背斜轴运移的横向水流，是本区矿床充水强烈的地段。4）井田水文地质勘探类型划分根据河南省新密煤田赵家寨井田勘探报告研究结论，本井田水文地质勘探类型为第三类第一亚类第二型，即以底板溶蚀裂隙充水为主的水文地质条件中等偏复杂的岩溶充水矿床。5）矿井涌水量计算地质报告仅对二l煤层开采进行涌水量计算。井田的矿井充水主要是底板灰岩岩溶裂隙含水层，顶板含水层富水性较弱，因此涌水量计算以太原组上段灰岩含水层为主。地质部门根据矿区水文、地温勘探情况，通过大孔抽水试验，采用有限单元法估算矿井水平正常涌水量为1910m3/h。利用解析法对矿井涌水量进行了预警预报，矿井涌水量为2491.39 m3/h。其中二l煤顶板砂岩含水层疏干涌水量由裘布依的承压潜水公式计算，顶板含水层涌水量为139.23m3/h。本设计按矿井正常涌水量1910m3/h，最大涌水量为2491.39m3/h设计。由于本区构造条件复杂程度中等，且有厚层新生界覆盖，尽管采用多种勘探手段，也难以精确查出各条断层的水力性质及变化规律。1.3煤层特征1.3.1煤层及煤质1）含煤性井田含煤地层为石炭系中统本溪组、上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组和上统上石盒子组。含煤地层总厚711.17m，含煤9组36层，煤层总厚度18.57m，含煤系数2.61%。山西组和太原组为主要含煤地层，总厚度153.27m，共发育煤层15层。其中山西组下部的二1煤为全区可采煤层，山西组中部的二3煤层、太原组底部的一1煤层及上石盒子组下部的七4煤层为大部可采煤层，其它煤层均不可采或偶尔可采。可采煤层总厚9.78m，可采含煤系数为1.38%。2）可采煤层赋存特征井田可采煤层共有4层，自上而下分别为七4、二3、二1和一1。采煤层，二3、一1煤层属大部可采煤层。七4煤层大部被剥蚀，仅西部局部保存，在保存区内属大部可采煤层。七4煤：赋存于上石盒子组七煤段中下部，上距平顶山砂岩231.39m，下距田家沟砂岩26.82m。煤厚0.492.01m，平均1.11m，夹矸12层，岩性为泥岩，煤层结构简单。煤层直接顶板为砂质泥岩及泥岩，直接底板为泥岩。七4煤可采区域含煤面积约占全井田的10%，井田内大面积无煤层赋存。煤厚为0.801.30m的薄煤带面积约3km2，煤厚大于1.30m的中厚煤带面积约1.87km2。井田内可采煤层特征见表1-2-2。表1.1 煤 层 特 征 表煤 层名 称两极厚度平均厚度（m）煤 层 结 构稳 定 程 度煤层间距（m）七40.49-2.011.11含夹矸1-2层，较简单较稳定，局部可采38.50-98.50二30-6.981.37含夹矸1层，较简单不稳定，大部可采153.305.04-39.50二10-21.755.50含夹矸12层，较复杂较稳定，主要可采18.6054-128.00一10-4.551.46含夹矸层，较简单不稳定，大部可采80.35二3煤：赋存于山西组中、下部，上距砂锅窑砂岩22.5973.88m，平均46.35m，下距L7灰岩2537m，平均31.62m。煤厚06.98m，平均1.37m，少数孔见夹矸1层，夹矸岩性多为泥岩和炭质泥岩，煤层结构简单。二3煤可采区域含煤面积约占全井田的71%，其中煤厚0.801.30m的薄煤带4个，面积约22.5km2，煤厚1.313.50m的中厚煤带3个，面积约12.8km2，煤厚3.518.00m的厚煤带面积较小。煤层厚度总体变化趋势为中部背斜轴部厚，两侧煤厚渐小，南北边缘及东部厚度最小。煤厚变化基本沿走向分带，沿倾向从北东向南西大致呈现薄厚薄的波状起伏变化趋势，局部有突然增厚和变薄现象。煤厚变化大，不稳定系数为5.09，属不稳定型煤层。二1煤：赋存于山西组下部，上距砂锅窑砂岩42.5993.88m，平均64.72m，下距L7灰岩2025m，平均22.28m。煤厚021.75m，平均5.50m。煤层厚度有一定变化，属较稳定的中厚厚煤层。煤层含夹矸12层，夹矸厚度0.102.27m，夹矸岩性多为泥岩和炭质泥岩，煤层结构简单。煤层直接顶板为泥岩、炭质泥岩或砂质泥岩，厚度0.130.87m，平均0.48m。直接底板为泥岩、炭质泥岩或砂质泥岩，厚度0.132.87m，平均厚度1.07m。二1煤可采区域含煤面积约占全井田的98%，其中煤厚0.801.30m的薄煤带2个，面积约0.9km2，1.313.50m的中厚煤带4个，面积约19.4km2，煤厚3.518.00m的厚煤带2个，面积约19.5km2，煤厚大于8m的特厚煤带14个，面积约9.3km2。一1煤：俗称炭煤，赋存于太原组底部，上距二1煤层54128m，平均80.35m，下距奥陶系顶界面平均8.93m。煤厚04.55m，平均1.46m，层位稳定，大部可采。煤层含夹矸13层，夹矸厚度0.201.29m，一般0.300.60m，夹矸岩性多为泥岩和炭质泥岩，煤层结构简单。煤层多为L1灰岩直接压煤，偶有直接顶板，岩性以炭质泥岩为主，厚度0.300.71m。底板多为铝质泥岩，平均厚度8.93m。一1煤可采区域含煤面积约占全井田的76%，煤层厚度总体变化趋势为中部厚，东西两侧薄。煤层总体上属较稳定不稳定型煤层。由于一1煤距奥灰较近，受奥灰岩溶裂隙承压水的影响，目前的开采安全技术条件尚不成熟。表1.2 煤层物理性质煤层颜色结构构造断口坚硬程度产出状态视密度真密度七4黑褐条带状块状参差状