采矿安全工程毕业设计（论文）-陈四楼矿180万吨年新井通风设计

中国矿业大学采矿工程2011届专科生毕业设计目 录第一章矿区概况及井田地质特征1第一节 矿区概述1第二节 井田地质特征2第三节 煤层特征16第二章井田境界和储量23第一节 井田境界23第二节 矿井工业储量23第三章矿井工作制度、设计生产能力及服务年限26第一节 矿井工作制度26第二节 设计生产能力及服务年限27第四章井田开拓29第一节 概述29第二节 井田开拓29第三节 井筒特征37第四节 井底车场及峒室38第五节 开采顺序及采区、回采工作面的配置40第六节 井巷工程量和建井工期41第五章采煤方法及采区巷道布置44第一节 采煤方法的选择44第二节 采区巷道布置及生产系统45第三节 回采工艺设计47第六章、井下运输和矿井提升51第一节 井下运输51第二节 矿井提升54第三节 矿井排水62第七章、矿井通风与安全技术措施65第一节 通风系统65第二节 风量计算及风量分配70第三节 矿井通风阻力计算71第四节 矿井安全技术措施73第八章 矿井基本技术指标73参考文献7674第一章矿区概况及井田地质特征第一节矿区概述一、地理位置及交通条件陈四楼煤矿位于豫、皖两省交界的河南省永城市北部，为城厢、陈集、顺和乡所辖。陈四楼煤矿设计生产能力为180万t/a，井田东起二2煤层露头线，西至F9与F2断层为界，南到F6断层与城郊井田为邻，北以F11断层为界，南北长12.5 km，东西宽约5.9 km，面积约62.3937km2，地理坐标东径 11620231162519，北纬335715340501。开采深度由-300m至900m标高。陈四楼煤矿地处河南省最东部的永城市境内，隶属于河南龙宇能源股份有限公司，是大型煤炭企业。陈四楼煤矿位于永城市区北偏西13Km，北距陇海铁路商丘站95Km，东距京沪铁路徐州站97Km，矿区内部有专用运煤铁路与青町铁路相接；区内公路四通八达，陈四楼矿与通过永城至芒山公路与连霍高速公路相连，交通十分方便。见图1-1二、地形特点及居民分布井田位于黄淮平原的东部，地势较为平坦，村庄密集，农业发达，地面标高3235m，相对高差3m左右。第四系广布，松散沉积物厚度一般为360m左右。三、矿区气候条件本区为半湿润、半干燥季风型气候，四季分明。年平均气温14.3，日最高气温41.5，日最低气温-23.4。年平均降雨量813.6mm，年最大降雨量1518.6mm，年最小降雨量556.2mm。本地区据历史记载仅有几次轻微地震，属地震烈度6度范围。图11 交通位置图四、矿区水文及工业用水及其他外部条件矿井工业场地至矿区集配站的铁路专用线里程15.86Km与矿井同步建设，新老两条永砀公路，分别自工业场地两侧经过，将矿井工业场地与铁路干线和土产材料产地连通，交通条件好。矿井永久电源，由拟建的永城220KV变电站供给，由地方集资兴建的永城市110KV变电站，可作为本矿井建井期的施工电源。经初步勘探证实，上第三系孔隙承压水，无论其水量和水质均可满足本矿井永久水源的要求。矿区北部的芒山，生产白灰、石子、料石等土产材料，由国家统一分配的水泥、钢材、木材等可通过公路运至本矿。第二节井田地质特征井田地形及勘探程度本区位于华北台块东南隅之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。本区和华北地台区一样，经过多次构造运动，于燕山期形成了现在的构造格局。区内以北北东北东向构造为主体，东西向及北西向构造次之，伴随有岩浆活动。永城煤田煤系地层的展布形态严格受两组构造的控制。北北东北东向构造为本区主体构造，有一系列北东1030左右的隐伏背、向斜及断裂构造所组成，褶皱表现明显，其中较大的是隐伏背斜，为控制永城煤田的主体构造，由安徽省进入本区，形态与区域性走向一致，位于永城演集丁集一带呈北东1015方向延伸，至薛湖矿区附近倾伏。 轴部由于受断层的影响，形成地垒状抬升，拌有岩浆岩侵入。两翼有石炭、二叠纪含煤岩系组成，产状平缓，倾角1020，东翼稍陡， 轴面稍向西倾。背斜东翼有车集茴村矿区，葛店煤矿，葛双新勘探区及新庄井田；西翼有陈四楼矿区、新桥矿区、城郊矿区；北部有薛湖勘探区。北北东北东西较大的断层有：王庄断层、双庙断层、葛店断层、刘河断层、F37、F38断层、薛湖断层、F2断层、和顺集断层、裴桥断层、龙岗断层、胡桥断层及济阳断层。近东西向构造在永城隐伏背斜两翼普遍存在，以断裂构造为主，褶曲不甚明显，较大的断层有F20、F8、F132断层。永城煤田属华北地层区，鲁西分区徐州小区。上奥陶统、下石炭统、三叠系至古新统缺失。除芒山及南部柏山出露零星的寒武系、奥陶系外；其余全被第三、第四系厚层松散沉积物所覆盖。区域地层由老至新为：寒武系下统、中统、上统，奥陶系下统、中统，石炭系中统、上统，二叠系下统、上统，第三系渐新始新统、中新统、上新统，第四更新统、全新统，含煤地层为石碳系和二叠系。井田的勘探程度：井田煤系地层被300400余米的新生界所覆盖，为全掩盖式井田。井田普查找煤自1957年开始至1986年4月提交精查地质报告，历时30年，共施工钻孔283个，平均每公里近3.9个钻孔，钻探工程量152372.67米。储量计算范围：储量计算基础图件为各煤层底板等高线及储量计算平面图（1：10000），根据构造发育情况，煤层厚度变化规律，煤质特征及见煤点质量等级，划分成若干个块段（即地质块段法）进行储量计算，块段面积用上海产QT1型求积仪，在平面图上测得。对局部倾角稍大的孤立块段，如F13至F18东端-300600米之间平均倾角22度，用水平面积，假厚度和倾斜面积真厚度两种方法进行储量验算，在精确到千分之一时，求得储量均为217.34万吨，互比差为零，说明采用水平面积计算储量可以保证储量计算的可靠性。正式批准后的“陈四楼井田精查地质报告”可作为矿井设计和建设的依据。二、井田煤系地层（附井田综合柱庄图）矿井含煤地层1、含煤地层为上石炭统太原组、二叠系山西组、下石盒子组和上石盒子组，其中二叠系山西组及下石盒子组为主要含煤地层。现将地层从老到新分述如下：（一）中奥陶统马家沟组（O2）：由浅灰、深灰色中厚层状白云质灰岩、灰岩及豹皮状灰岩组成；岩石致密，质较纯。节理、裂隙及岩溶局部发育；厚度为175489m。（二）石炭系（C）：井田内仅见中、上统，缺失下统，平均厚度160m左右。（1）石炭系中统本溪组（C2b）：主要由灰、浅灰绿色铝质泥岩和豆状、鲕状铝质泥岩组成。其中，下部具紫红色斑块，底部含赤铁矿团块和条带，相当于“山西式铁矿”层位。局部夹深灰色泥岩，细砂岩及薄层状灰岩。这一层位即通常所说的“铁铝层”，厚度222m，平均8.78m，称为K1标志层。与下伏中奥陶统（O2）呈平行不整合接触。（2）上石炭统太原组（C3t）:由较稳定的薄中厚层状灰岩及灰、黑色泥岩，砂质泥岩，粉细砂岩组成，局部夹鲕状铝质泥岩，含煤35层，均不可采，厚度93.00164.00m。本组含灰岩911层，自下而上编号为L1L11。其中以L2、L8、L11厚度最稳定，L3、L6、L7、L9、L10五层次之，其余则不稳定。L11灰岩（K3标志层）为生物碎屑灰岩，全井田稳定，厚度0.854.98m，一般2m左右。L8灰岩一般厚12m左右，可作为辅助标志层。L2灰岩（K2标志层），层位稳定，含燧石结核，厚度6.2014.10m，平均厚10.59m。泥岩、砂质泥岩中常见植物化化碎片，并赋存有煤线。本组地层与下伏本溪组呈整合接触。（三）二叠系（P）: 二叠系平均厚度961.20m，下统齐全，上统自K6标志层以上多被风化剥蚀，仅在曹楼断陷内见到部分K6标志层(平顶山砂岩)。（1）二叠系下统山西组（P1s）：主要由泥岩，砂质泥岩，砂岩及煤层组成，含煤34层，其中，赋存于该组中部的二2煤层为主要可采煤层。厚度89.94131.78m，平均106.43m。二2煤层以上，由砂岩、砂质泥岩、泥岩组成，夹极不稳定的二3煤层。岩性总体表现为下粗上细的特征，上部为砂质泥岩，并具12层不稳定的薄层铝质泥岩，偶见0.100.30m厚的菱铁矿层；中部发育厚层中、粗粒长石石英砂岩，胶结疏松，俗称“豆腐渣”砂岩，厚07m。二2煤层以下，上部以粉砂岩、细砂岩、泥岩为主。砂岩中多含泥岩条带，水平层理发育，称为“叶片状砂岩”。泥岩中含丰富的植物化石；下部为厚层黑色泥岩或砂质泥岩，层位稳定，普遍发育，不含植物化石，常夹13层厚0.100.30m的菱铁质硅质泥岩。本组地层与下伏太原组整合接触。（2）下统下石盒子组(P1x)：由深灰，灰黑色泥岩，砂质泥岩和浅灰色砂岩，鲕状铝质泥岩及煤层组成，是井田内又一重要含煤地层。厚度48.63112.27m，平均74.92m。底部以K4标志层之底与山西组分界。K4为灰浅灰绿色鲕状铝质泥岩，含大量菱铁质鲕粒，局部夹紫红色斑块及黑灰色斑点。厚3.0422.63m，平均9.50m，层位稳定，广泛发育，易于对比。上部为薄煤层与泥岩、砂岩多旋回交替出现；中部为含煤段，赋存有三层可采煤层，下部为砂泥岩段，砂岩广泛以育，具大量斜层理，泥岩中含有丰富的植物化石碎片。本组地层与下伏山西组整合接触。（3）上统上石盒子组（P2s）：穿见平均厚度728.98m，据煤岩层组合的旋回特征划分为四段，每一段底部均由一层砂岩（标志层）分界。井田内第一段钻孔穿见较多，其余三段仅个别钻孔穿见，至下而上叙述如下：第一段（P2s1），由灰、灰黑色砂质泥岩、铝质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩及炭质泥岩，煤线组成，厚度81.65150.68m，平均124.08m；上下均为厚层鲕状铝质泥岩，具紫红色斑块，鲕粒粒径较K4为大，成份为菱铁质，分布稀疏。中部含三层煤线，局部夹12层不稳定的中、细粒砂岩。底界砂岩（K6标志层），厚1.0525.03m，平均7.92m.浅灰灰色，细、中粒结构，粗粒少见。矿物成份以石英为主，次为长石，含菱铁质颗粒。硅质、泥质胶结，偶见钙质胶结。具大型斜层理。层面含炭质，下部含泥质团块，横向上局部地带可相变为砂质泥岩或泥岩。以K5砂岩底与下石盒子组整合接触。第二段（P2s2）由灰深灰色砂质泥岩，紫斑泥岩为主，次为浅灰色、灰绿色砂岩、黑色泥岩。夹23层极不稳定薄煤层组成，全段厚度233m左右。本段普遍具厚层紫斑泥岩，尤以中部最为发育，厚度通常大于50m。中下部含少量菱铁质鲕粒，并夹23层薄煤，煤层在大面积内相变为炭质泥岩或黑色泥岩，均不可采；底界K6标志层为中、粗粒石英砂岩，层位稳定，但厚度变化颇大（123.22m），平均10.35m;常含石英和燧石砾石，矿物成份中石英含量达90%以上，偶见钙质及泥质胶结，局部含菱铁质颗粒。第三段（P2s3）灰灰绿色泥岩、砂质泥岩、中细粒砂岩及紫斑泥岩组成，不含煤。揭穿厚度199.79m；底部为K7砂岩标志层，平均厚度8.86m，浅灰深灰色.中粗粒结构，成分以石英为主，含量80%，次为长石，有少量岩屑，分选中等，磨圆度较差，硅质胶结。第四段（P2s4）由灰白色砂岩，砂质泥岩，泥岩及紫斑泥岩组成，钻孔穿见最大厚度171.76m。中上部及顶部为砂岩，自下而上由中、细粒变为粗粒，并夹紫斑泥岩。底部K8标志层，为灰白色中厚层石英砂岩，平均厚度9.55m，中粗粒结构，石英含量90%左右，次为长石及岩屑。底部含有石英细砾。分选中等差，磨圆度中等，硅质胶结。（4）上统石千峰组（P2sh）：井田内仅穿见本组底部标志层K9砂岩（平顶山砂岩）约50m。砂岩以灰白色为主，向下渐变为浅灰绿色，厚层状，中粗粒结构。石英含量90%以上。分选性差，磨圆度差中等。硅质胶结，是良好的区域性对比标志层。（四）新生界（Kz）：井田内仅以育有上第三系和第四系，平均厚度348.73m，呈角度不整合覆盖于古生界之上。（1）第三系（R）：缺失下第三系，仅见中新统与上新统，总厚258.73m。中新统（N1）：钻孔穿见平均厚度88.73m。上部为砖红色及灰绿色粘土、亚粘土与细砂、中砂交替成层，局部有粗砂，呈半固结状，具微细层理。中下部均为杂色粘土、亚粘土和少量亚砂土。底部常具次生碳酸盐岩，分布面积较大，厚度变化大，具溶蚀现象。上新统（N2）：平均厚度170m。上部褐色、灰绿色粘土、亚粘土及亚砂土相互交替成层，粘土中富含钙质、铁锰质结核。下部为黄褐色中细砂岩，厚度约150m左右，层位稳定。（2）第四系（Q）：广泛覆盖于第三系之上，厚度90m左右。与下伏上新统整合接触。更新统（Qp）：厚度60m左右，由黄色及灰褐色中、细砂、粉砂组成，间夹有褐黄色和少量灰绿色粘土、亚粘土或亚砂土。粘土中主要含钙质结核，少量为铁锰质结核。全新统（Qh）：厚度30m左右，以粉砂、黄色亚砂土为主，夹黄色、杂色粘土、亚粘土，局部含钙质结核，并具铁、锰浸染现象。顶部为耕植土。井田内地层对比采用钻探及物探所确定的标志层、矿层综合分析确定，可靠程度高。三、井田地质构造本井田位于永城隐伏背斜的西翼，构造形态与区域构造一致，地形总体走向北北西，向南西西倾斜，基本为一单斜构造。而井内部地层走向变化较大：61勘探线以南浅部走向为北西西，至60勘探线为近东西，深部转为近南北；6668勘探线之间从北北西转为北东；在1171勘探线间又转为北西，整体形态为正弦曲线（波）状。由于受多期构造运动影响，褶曲、断层、小的波状起伏及岩浆活动均较发育。煤层倾角浅部较大，0203勘探线及65勘探线以北，一般为1520左右。向深部逐渐变缓，中部10左右，深部为48，局部地段810。井田内部构造近东西向的断层、褶曲表现明显，近南北的构造次之，而断层又略逊于褶曲；北西向的断层仅见于井田西南部；在井田西部偏南还出现一环形断层。见下图：（二）主要构造形迹描述（1）、褶曲：褶曲按其走向分为近南北向和近东西向两组。近南北向重要褶曲叙述如下： 陈四楼向斜：位于井田的西南部，向北仰起，两翼不对称，东翼倾角13，西翼倾角8。该向斜控制着南部煤层的展布形态，南部被F6断层斜切。小赵营背斜：位于井田西北隅。两翼倾角8左右，基本对称，向南倾伏。东西西两翼分别被F18 和F2断层切割，北端被F11断层所截，倾伏部位受F22斜切。 图1.2.21 井田构造纲要图高六湾向斜：位于井田西北部向北仰起，两翼近对称。东翼倾角14，西翼倾角16。轴部最深处位于1110孔及其附近，中间被F18断层所截，向斜轴过1110孔后向南北偏转。李古同背斜：位于高六湾向斜之东侧。西翼倾角14，东翼倾角11，向南倾伏，与汉陈向斜轴近于直交。周庄向斜：位于井田东北隅。东翼倾角平均19，西翼为李古同背斜东翼，倾角平均11，轴部最深处位于1112孔，向北仰起。近东西向褶曲中东部表现明显，近东西向主要褶曲如下：八里庙向斜：位于井田南部。南翼倾角14，北翼倾角10。最深处位于0306孔一带，向东仰起，向西与陈四楼向斜轴近于直交。胡庄背斜：位于井田中部，开阔宽缓。轴向与65勘探线线基本一致，向西倾伏，最高处位于6503孔以东，向西被F15断层所破坏。小陈庄向斜：位于井田中部胡庄背斜北翼，轴向与09勘探线基本一致，0904孔偏东处是最低点。被F15断层横切后致使该处（09110905孔）抬起而成为一个小的平台，北翼被F13断层所破坏。汉陈向斜：是井田北部的较大褶曲，向斜轴与11勘探线方向基本一致，向东仰起，与周庄及高六湾向斜轴近于直交，南翼倾角10，北翼倾角1015，南北两翼分别受与向斜轴近于平行的F13和F18断层所切割，总观其全貌实为一地堑构造。（2）断层：井田内已发现断层288条，其中落差H30m的17条，30m H10m的38条，H10m的233条。决定井田边界及采区划分的大中型断层共计27条（见附表井田大中型断层统计），现将井田内主要大中型断层叙述如下：边界断层：井田内的边界断层有北西向的F6断层，F9环形断层，近南北向的F2断层及北东向的F11断层，分述如下：F6正断层：为井田南部边界断层。控制长度4km，走向北西37，倾向北东，最大落差（03120321孔之间）为130m，向北西逐渐减小，并与F9环形断层相交，南东端至0222孔附近趋于消失。该断层控制严密可靠。F9环形断层：位于井田中西部，其北东段均为井田边界，长2.6km，最大落差420m。F2正断层：为井田西部边界断层。走向近南北，倾向西，在井田内长6.3km，最大落差80 m，北延逐渐减小，至井田外趋于消失。北段被F11和F22断层错断成三段。F11正断层：为井田北部边界断层，走向北东，倾向南东，最大落差于1502孔附近，达87 m。向南西逐渐减小，至1212孔南西400m处消失。井田内部断层：井田内部断层不甚发育，仅有近南北向和近东西向断层共9条，除F18断层落差大对煤层影响较大外，其余一般存在于井田中深部，对煤炭资源的开发影响不大，现分述如下：a、近南向断层：该组包括北北东向断层共5条，在井田内延伸短，落差也较小，现自西往东叙述如下：F10正断层：位于井田西部，系城郊井田延伸而来，于0712孔北东650m处消失，走向北东，倾向南东，井田内长1.5Km。F26正断层：位于0708孔之西，由F9环形断层东、北两的交汇处，向北延伸至0810孔附近消失，长1.6Km，走向北北东，倾向西，最大落差40m。F15正断层：位于07至09勘探线之中部，走向北北东，与F26断层近于平行，倾向西，最大落差50m，控制长度1.5Km。南北两端分别消失于07与09勘探线附近。F24正断层：位于05至61勘探线之东段。走向近南北，倾向西，最大落差35m，控制长度1Km，向南北分别尖灭于6103孔和6201孔附近。F25正断层：位于68与70勘探线之间的东端二2煤层露头附近。走向南北，倾向西，最大落差37m，控制长度0.7Km。该断层向北趋于消失，往南被F18断层所截。b、近东西向断层：该方向包括北西西向断层共4条，集中分布在汉陈向斜两翼及其西端，落差较大，对该处的煤层连续性及以后的煤炭资源开发都有较大影响。现自南往北，自东向西分述如下：F13正断层：位于汉陈向斜的南翼。走向近东西（北西西），倾向北，最大落差90m，控制长度4.5Km。该断层向南东延出本井田，向北西西延伸至6801孔西200m处消失。F23正断层：位于汉陈向斜的西端，走向近东西，略呈弧形，倾向北，向东西两端趋于消失，控制长度1.6Km，最大落差50m。F18断层：位于汉陈向斜的北翼，走向北西西，倾向南南西，控制长度6.6Km，最大落差160m，为井田内落差最大的断层，该断层向南东东方向延出本井田，向北西西延至6920孔附近消失，控制严密可靠。F22正断层：位于井田西北隅，走向北西，倾向南西，控制最大落差170m左右（在井田外6903孔附近）。井田内落差小于80m，控制长度1.7Km。此断层延至井田内1114孔东南400m处消失。井田内控制可靠井田大中型断层统计表组号编号性质产状落差(m)控制长度(m)走向()倾向()倾角()0F6正断层14353701304000F9正断层环形内侧706002600F26正断层627670401600F2正断层1528570806300F11正断层7016070875100F25正断层327370377001Fd7正断层90060291500Fs1正断层1428470281700Fs2正断层78348602014002F29正断层9518553331900F32正断层9507020800Fe1正断层1051550202000F30正断层95553291900F34正断层801704520450F33正断层6815845204003F38正断层1051565372200F39-1正断层1001905532800F39正断层10019055892800F40正断层11020455412004Fd1正断层95565652200F13正断层1182870914300Fd2正断层101002631850F45正断层130406825550F44正断层125356521550F22正断层1302207017018005F23正断层1142470501600F18正断层1212117016011500（3）岩浆岩：井田内岩浆活动频繁，有59%的钻孔穿见岩体。钻孔揭露最大厚度31.57m（1006孔花岗斑岩7层），一般小于10m，平均厚度2.59m，大于3m者有59层次，占总数的30%。 岩浆活动有二个期次：辉绿岩偏老，为华力西晚期的产物；花岗斑岩较新，为燕山早晚期的产物。本井田基性、酸性岩类均有发现。岩性及分布特征：岩浆岩的种类较多，现以分布广，穿见层次多，具有代表性的岩类分述如下：辉绿岩类：该类岩石分布最为广泛，穿见钻孔占井田总钻孔数的47%，占穿见岩浆岩钻孔总数的80%，占各类岩浆岩穿见层次的76%。穿见的最大厚度为9.04m（0428孔）。现以辉绿岩为例叙述之：岩石呈浅灰绿或暗绿灰色，辉绿结构，块状构造，主要矿物基性长石约占65%，次为单斜辉石。含微量的方解石、石英、磁铁矿等。斜长石呈自形半自形的板条状组成格架，单斜辉石呈粒状充填其中，形成辉绿结构。辉石因蚀变作用被纤闪石、方解石、菱铁矿等矿物所替代，但外形仍可辨认。在岩石中常见到被方解石细脉（0.53mm）所充填的不规则裂隙。主要集中在井田的中部，6012勘探线一带，在6769线的东部亦有所发育。一般顺煤层侵入，尤以三4煤层为多，呈岩脉（岩席）状产出。闪长岩类：该类岩石有23个钻孔穿见，占穿见岩浆岩孔数及穿见层次的17%，穿见最大厚度为9.55m(0805孔)，以闪长岩为例叙述之:岩石呈浅灰绿色，半自形粒状结构，块状构造.主要矿物为中性长石，约占70%，含少量的角闪石、方解石等。并含微量磁铁矿、黄铁矿、绿帘石、沸石等。主要分布在F9东侧及F26的北端，在井田中东部亦有零星分布。总体呈南北向不连续的线状分布。煌斑岩类：该类岩石分布范围小，仅在北部的4个钻孔中穿见4层次，最大厚度3.45m(1507孔)。以蚀变的云母煌斑岩为例叙述之：岩石呈淡灰黄灰色，斑状结构，基质呈显微粒状结构，块状构造。主要矿物为黑云母、方解石、长石，次要矿物为磷灰石、黄铁矿等，含微量榍石，常具碳酸盐化。主要分布在井田北部边界断层F11的南侧。为近东西向的岩脉。细晶岩类：该岩类仅有两孔穿见，最大厚度为13.26m(0720孔)。以该孔的斜长细晶岩叙述之：岩石呈浅灰绿色，细粒状结构，块状构造。主要矿物为酸性斜长石，约占75%，次为绿泥石、白云母、石英、钾长石，微量矿物是磷灰石、锆石、黄铁矿、方解石等。仅在井田西部6909及0720孔中见到。花岗岩类：该类岩石仅有6孔穿见14层。最大厚度31.57m（1006孔花岗斑岩7层），平均厚度5.40m，大于井田内岩浆岩的平均厚度。现以1006孔的蚀变黑云母花岗岩为例叙述之：岩石一般呈浅灰灰白色，斑状或残斑状结构，块状构造。主要矿物为石英（占8085%）、钾长石、斜长石，次为黑云母；还含微量菱铁矿、磷灰石、白钛矿等。岩浆岩对煤层、煤质的影响：本井田岩浆岩种类繁多，侵入层位、层次、范围、厚度各异，加之煤层厚度、结构等特征不同，使二者之关系显得较复杂，但仍有下述规律：a、由于受构造作用的影响，煤层顶、底板（一般为泥岩、砂质泥岩、砂岩）裂隙发育，煤层又较松软和易于溶融，因此，岩浆常沿煤层顶、底板或顺煤层侵入，使煤层遭受一定程度的破坏或变质为天然焦。酸性岩浆侵入层位一般破坏较严重，例如1006、0716、6406（1）等3孔，二2煤层分别受31.57m、6.61m和4.35m的花岗斑岩、闪长岩类的侵入，煤层被吞蚀殆尽。多数情况下是使煤层结构复杂化或变质为天然焦或不可采。b、侵入三煤组的岩浆岩基本为辉绿岩类，一般顺层侵入，使煤层变薄、分岔、甚或不可采，变质为天然焦。由于侵入煤层的部位不同，对煤层的影响亦有差异：若沿煤层中间侵入，顶部或底部由于岩浆热量所不及或其热量不足以使煤层变质。因此，常残留部分煤层未“焦化”或“焦化”甚弱；若沿复杂结构煤层之夹矸顶或底部侵入，既使夹矸很薄，对岩浆之烘烤作用也有所阻隔，夹矸以上或以下煤层未变成天然焦的例子也不乏见。辉绿岩类对三4煤侵入面积约占本煤层控制面积的三分之一，三22煤层次之，约占控制面积的十分之一。综上所述，该井田内地层角度平缓，整体上为一单斜构造，走向北北西，倾向南西，倾角815，褶皱为宽缓的波状背向斜构造，大中型断层发育数量较少，其密度为0.43条/km2，井田内岩浆岩数量较少,多呈岩墙或岩床发育，构造复杂程度为中等。四、井田水文特征井田西、南基本以正断层为界，形成相对隔水边界。东部二2煤层露头外灰岩分布面积不大，又被厚层粘土覆盖，在区域上灰岩水侧向水平补给井田的途径受到一定限制；只有北部F11断层以北局部地段石炭系地层与煤系地层接触，单水力联系微弱，为弱补给边界。总体上矿井是一个半封闭的水文地质单元，有利于矿床的开采。根据含水层和隔水层在垂向的沉积层序和岩性，本井田自上而下划分为四个含水组，十一个含水段，现简述如下： （1）第三、四系孔隙含水组（），本含水组分为四段：第四系全新统孔隙含水段（1）：浅层水赋存于冲积层中，埋深030m，岩性为砂层，具上细下粗的二元结构。厚度变化大，厚者23.8m，薄者仅为1.3m，平均厚度为7.4m。水位标高为30.331.98m，渗透系数为16.3198.92m/d，水质属HCO3CaMg型，单位涌水量为0.2655.526L/s.m，矿化度为0.1721.03g/L，水温为15，大气降雨入渗为其主要补给水源，其次为河渠的入渗补给。底部粘土、亚粘土隔水层厚1.958.9m，平均厚度为21.6m。中段更新统孔隙承压中等含水段（2）：赋存于冲、湖积层中，埋深3090m。岩性为细、中粒砂组成，厚度2.423.51m，平均厚度为11.46m。水位标高为30.5m，渗透系数1.3m/d，单位涌水量为0.28L/s.m，水温20，水质为HCO3SO4Cl-NaCaMg型，矿化度1.20g/L。含水层以侧向补给为主，次为上部浅层水的局部补给。 下段上新统孔隙承压强含水段（3）：赋存于冲、湖积层中，埋深为90260m，岩性以细、中粒砂为主，局部偶见粉沙和粗沙，其间夹有粘土、亚粘土。砂层厚度10.6286.91m，平均厚度62.91m。水位标高28.830.9m，渗透系数2.43m/d，单位涌水量1.15L/s.m，水质为HCO3SO4-Na型，矿化度00.9221.262g/L，水温19。补给、排泄均以侧向为主。底部发育有厚1.675.3m，平均厚度32.8m的粘土层与底部中新统含水层相隔。 底部中新统孔隙承压弱含水段（4）：赋存于中新统冲、湖积层中。埋深260m到基岩面，厚度056.74m，平均11.45m。岩性以粘土、亚粘土为主，局部为亚沙土。水位标高31.935.1m，渗透系数1.723.592m/d，单位涌水量0.1460.558L/s.m，水质SO4-Na型，水温2225。底部为厚层粘土与下伏基岩接触，粘土层厚度17.72112.39m，平均厚度为46.04m。局部地段砂层与基岩风化带直接接触，导致垂向水力联系。但由于含水性弱，补给水源不足，以消耗静储量为主，正常情况下对采煤影响不大。 （2）二叠系裂隙孔隙含水组（），本组分为三段： 上石盒子组裂隙承压含水段（1）：岩性以细、中粒砂岩为主，局部见粗砂岩，间夹泥岩和砂质泥岩。砂岩层厚度1.2104.2m，平均厚度30.6m，K6砂岩裂隙发育，钻探过程中常漏水，底部K5砂岩局部漏水。据新庄矿主检孔资料，水位标高12.314.71m，含水段渗透系数0.5682.330m/d，单位涌水量0.120.6812L/s.m，矿化度1.54g/L。据城郊矿0008孔资料，K5砂岩厚9.3m，迳流滞缓，主要消耗静储量。含水段间被砂质泥岩相隔。下石盒子组裂隙承压弱含水段（2）：含砂层112层，以细砂岩为主，局部见中、粗粒砂岩，厚度2.4358.73m，平均厚度20.52m。水位标高26.61m，渗透系数0.331m/d，单位涌水量0.0526L/s.m，矿化度3.248g/L，水质SO4-Na型，水温23。本含水段在开采三煤组时，为矿床直接充水水源，但因赋水性弱，迳流滞缓，对开采将影响甚微。山西组裂隙承压弱含水段（3）：岩性以细粒砂岩、粉砂岩为主，间夹泥岩、砂质泥岩。见砂岩112层，厚度为0.6065.09m，平均厚度25.55m。水位标高28.5530.15m，渗透系数0.00270.0363m/d，单位涌水量0.0009250.0163L/s.m，水质为SO4-Na型，矿化度1.9784.273g/L，水温1926。该含水段是开采二2煤的直接充水水源。砂岩裂隙不发育，原始状态下，补给、排泄均以侧向水平渗透为主，现是矿井主要的直接充水水源。石炭系太原组溶洞裂隙承压含水组（）：本含水组共含灰岩11层，自下而上编号为L1L11。依据灰岩对开采影响程度及灰岩层序可划分三段：上段（L11L8）、中段（L7L4）及下段（L3L1）。岩性以灰岩、砂岩为主，间夹泥岩、砂质泥岩。上段灰岩是二2煤底板主要间接充水含水层。L11灰岩（K3标志层）：生物碎屑灰岩，全区稳定，厚度0.854.98m，平均厚度2.0m，上距二2煤底板32.1472.58m，一般50m左右。8灰岩：稳定，厚度为4.7014.68m，平均10.79m，溶洞裂隙发育，赋水性强，是本组地层主要含水层。8灰岩顶界距L11灰岩（K3）底板一般为13.534.5m，平均28.2m，其间为泥岩、砂质泥岩和灰岩相隔。2灰岩（K2标志层）：位于本组下部，层位稳定，厚度6.2014.10m，平均厚度10.59m，富含燧石结核。本组上段（L11L8）：水位标高28.5230.14m，渗透系数0.391.67m/d，单位涌水量0.1130.361L/s.m，水质为SO4-Na型，矿化度2.1282.404g/L，水温2528。本组中上段（L11L4）：水位标高29.42m，渗透系数3.43m/d，单位涌水量1.205L/s.m，水质为SO4-Na型，矿化度2.633g/L，水温2528。本组全段（L11L1）：水位标高29.7430.29m，渗透系数2.484.332m/d，单位涌水量1.5682.868L/s.m，水质为SO4-Na型，矿化度2.2062.429g/L，水温2528。本组为强承压含水层，岩溶水自东部露头区接受补给，迳流背斜翼部，在运行过程中，受重力和补给区与排泄区之间水力梯度的作用，沿着与地层走向夹角最小的各种裂隙，作区域性的深部循环交替。在运动中遇断层、褶曲会不断地与上覆含水层中的水进行局部交替，形成局部循环。在掘进和回采时，断层低应力带的聚然扩展区若沟通灰岩含水层，且低应力带的最小水平分量小于承压含水层的水头压力时，在掘进和回采过程中，即可产生自然水力压裂效应突水。奥陶系溶洞裂隙强含水组（）：奥陶系灰岩为厚层状灰岩，溶洞裂隙比较发育，但各部位不均，故赋水性强弱差异悬殊。该含水层水位标高28.5m，单位涌水量1.929L/s.m，渗透系数4.618m/d，水质为SO4-CaNa型，矿化度3.668g/L，水温32。奥陶系灰岩顶界面距二2煤层底板210m。其间为灰岩、砂岩、砂质泥岩、泥岩相隔。若无断层、陷落柱垂向通道，本含水层对井田不构成突水威胁。基岩风化带裂隙承压含水层：基岩风化带最大深度为36.68m，最小深度20.20m，平均深度21m。裂隙被粘土状残物充填，对新生界底部砂层水下渗和侧向渗透补给均有一定阻止作用，迳流处于停止状态，赋水性较弱。据1308和0202孔抽水资料，水位标高22.0927.02m，单位涌水量0.004160.00888L/s.m，渗透系数0.02050.0047m/d，水质SO4-NaCa型，矿化度1.5985.693g/L，水温2026。基岩上部次生碳酸岩：据钻孔资料，陈四楼井田的中部和北部，基岩之上有一层非连续沉积的次生碳酸岩（局部为砾石层），有44个钻孔揭露，占井田钻孔总数的16%；约20余处，厚度2.2817.35m，平均厚度9.13m，面积约20Km2。次生碳酸岩乳白色，质较纯，具有溶蚀现象，溶洞发育，赋水性较强，为二2煤层的主要间接充水水源之一。主要隔水层特征矿区内各含水层之间赋存有良好的相对隔水层，正常情况下，可起到隔水作用。现就对煤系地层产生影响的隔水层进行分析，分述如下：新生界底部隔水层新生界底部大部分以厚层粘土与下伏基岩不整合接触，厚度为17.72112.39m，平均厚度为46.04m。粘土层形成了天然隔水屏障，隔断了新生界含水层与下伏煤系地层含水层之间的水力联系，阻断新生界含水层向煤系地层充水。山西组底部隔水层山西组可采煤层为二2煤。该煤层与太原组L11灰间距32.1472.58m，一般50m左右，层位稳定。其间岩层以泥岩、砂质泥岩为主，次为砂岩，平均抗拉强度2.12MPa。泥岩与砂质泥岩累计平均厚度26.5m，直接或间接与L11接触，形成了良好的隔水层，在无构造破坏条件下，可以避免发生太原组灰岩突水事故。断层的导水性除井田边界断层F6、F9、F2、F11之外，精查地质报告中提供的已查明的大、小断层10条，见煤断点36个；三维地震及开采后证实井田内大中型断层有22条； 矿井生产中，工作面实际揭露的小断层密度大，单面断层个数在315条不等。断层破碎带多被泥质碎块等物质充填，固结程度差。勘探期间揭露的断层绝大多数无漏水现象，受断层影响漏水的钻孔仅有7个，9次漏水，占穿见断点钻孔的20，占漏水次数的11%。经过对边界断层F6（6003孔）及F13断层（6705孔）进行抽水试验，水位标高27.5728.51m，单位涌水量0.000050.00018L/s.m，渗透系数0.00013980.000298m/d，水质HCO3SO4-Na型，矿化度0.4461.23g/L，水温3031。但是，断层特别是密集的小断层，破坏了煤层底板的完整性，降低了岩层的隔水性能，是矿井易发生突水的薄弱地带。矿井涌水量由河南省地质矿产局地质十一队计算，巷道涌水量计算标高下限均为-500m，计算范围是：南起F6断层，北至F13断层，重新调整首采区、巷道长度确定6000m，对三22和二2煤层进行涌水量计算。三22、二2煤层的涌水量计算面积分别为16652000m2、26010000m2。巷道系统涌水量计算采用廊道法和比拟法，底板灰岩采用大井法计算。计算结果为：矿井正常涌水量为煤层顶底板砂岩裂隙承压水，涌水量为三煤为619 m3/h ，二2煤为257 m3/h，合计894m3/h。太原组上段灰岩预算水量733m3/h。矿井最大涌水量为894+733=1627m3/h。第三节煤层特征一、煤层埋藏条件井田内含煤地层自下向上为石灰系，上统太原组二迭系，下统山西组，下石盒子组及二迭系上统上石盒子组，共含煤1720层，煤层总厚度13.85米，其中有经济价值的为下二迭统的山西组及下石盒子组。该两含煤地层总厚度平均181米，煤层总厚度10.42米，含煤系数58%，其中山西组的二2煤层为主要可采煤层，下石盒子组中可采和大部分可采煤层有三1、三2、三4三层。二2煤层为一稳定较稳定，结构简单（偶含泥岩夹矸一层）的中厚煤层。除井田西部受岩浆岩侵入的影响变质为天然焦或不可采外，全区稳定可采。三2煤层较稳定，平均厚度1.5米，受岩浆岩破坏范围约占十分之一，以南向北由单层结构渐变为双层至三层结构。三4煤层为一较稳定不稳定煤层，在可采范围内平均厚度约为1.6米，单层与双层结构的穿见层次基本相等，受岩浆岩影响的范围约占三分之一，煤层变质为天然焦，而且结构变的复杂。二、可采煤层特征1、含煤性本井田含煤地层自下而上为上石炭统太原组，下二叠统山西组、下石盒子组，上二叠统上石盒子组，含煤情况差异甚大。上石炭统太原组含煤16层，称一煤组，未见可采点，煤层总厚2.06m，含煤系数1.4%。下二迭统山西组含煤三层，称二煤组，编号二1二3，其中二2煤为矿井主采煤层，赋存稳定，结构单一，平均厚度2.45m；下石盒子组含煤七层，称三煤组，编号为三1三7，三1煤厚度1.30m，为不稳定煤层；三22煤厚度为1.50m，为较稳定煤层；三4煤厚度为1.60m，为不稳定煤层；三5煤平均厚度分别为0.96m，为不稳定的局部可采煤层。 二迭系上统上石盒子组含四煤组和五煤组，一般为煤线和炭质泥岩，不可采。下二叠统山西组、下石盒子组这两组含煤地层平均总厚181.35m，含煤性好，平均煤层总厚10.42m，含煤系数5.8%，是井田主要含煤地层。2、可采煤层本井田可采煤层为二2、三1、三22、三4、三5煤层，主要特征见下表。（1）二2煤层赋存于山西组中部与上部K4标志层平均距离53m，与下部K3标志层平均距离51m，赋存稳定，结构单一，可采厚度0.83.85m，平均厚度2.45m，可采率为96%，为稳定煤层；二2煤层底板多为中、细粒砂岩，局部为黑色泥岩及砂质泥岩；顶板以泥岩、砂质泥岩为主，次为中、粗粒砂岩；为矿井主采煤层。（2）三1煤层位于三煤组下部，下距K4标志层平均18.66m，可采厚度0.852.03m，平均1.3m，可采率76%；全井田内自南向北由单层结构逐渐变为双层、三层结构，为不稳定煤层；煤层直接顶板以泥岩、砂质泥岩为主；底板以砂岩为主，局部为粉砂岩。（3）三22煤层赋存于三煤组中下部，层位较稳定，下距三1煤层0.6014.54m，平均5.03m，煤层结构简单，大部分为单层结构，厚度0.812.66m，平均1.5m，可采率86%，为较稳定煤层；底板以泥岩、砂质泥岩为主，次为细砂岩；顶板亦以泥岩、砂质泥岩为主，次为细、中粒砂岩。三4煤层位于三煤组中上部，层位稳定，上距K5标志层底界平均27.15m，下距三22煤层顶1.5518.47m，平均7.85m。可采厚度0.822.31m，平均1.60m，可采率49%，为不稳定煤层。三4煤层结构简单，单层和双层结构比例相当。双层结构表现为下厚上薄，夹矸为泥岩或炭质泥岩，平均厚0.32m；煤层底板为泥岩、砂质泥岩，偶见细粒砂岩。顶板以泥岩、砂质泥岩为主，次为细粒砂岩及粉砂岩。(5)三5煤层为局部可采煤层，层位较稳定，可采范围内厚度0.801.30m，平均0.96m，结构简单，个别点见双层结构，夹矸为泥岩或炭质泥岩，不稳定，厚度0.250.33m，平均厚0.27m。三5煤亦有被岩浆破坏的现象，天然焦主要分布在北部。该层煤储量为D级暂不能利用储量。下距三4煤层0.7811.50m，平均5.90m，上距K5砂岩一般21m左右。综上所述，本井田各可采煤层属稳定较稳定型，其中二2煤层主要可采，三1（08线以南可采）、三22煤层大部可采，三4煤层局部可采，三5煤层局部可采。三、煤的特征1、煤质（1）灰分二2煤层灰份产率在6.2931.14%之间，平均13.74%，以低灰份为主。中灰份带主要分布在F2断层附近。三1煤以高灰份为主，灰份产率为20.9539.96%，平均30.21%，总体表现为北高南低的特征。三22煤层以高灰份为主，灰份产率为15.9138.90%，平均25.76%，为高至中灰分煤层。三4煤为中至高灰份，灰份产率为11.4631.50%，平均22.27%，在北部的6904孔附近因焦化作用而出现一块高灰分区。三5煤层以高灰份为主，灰份产率为17.0333.64%，平均26.74%。天然焦的灰分产率与同层煤相比较高，平均高出0.936.90%，除二2煤层低中灰分焦外，三22，三4及三5煤层均为高灰分焦。各煤层灰成分及灰熔融性：各煤层的灰成分均为SiO2和AL2O3为主，二者平均值之和：二2煤层74.04%，三1煤层82.88%，三22煤层80.58%，三4煤层72.02%，其次为Fe2O3，CaO等。天然焦的灰成分也以SiO2和AL2O3为主，但和同煤层煤比较有所变化：二2、三22煤层中的天然焦较同煤层降低，三4煤层中天然焦较同煤层有所增高。由于煤灰中难熔的SiO2和AL2O3含量较高，所以各煤层测得的软化温度T2普遍大于1250C，属高熔至难熔灰。天然焦灰熔点的高低与煤和岩浆热液的交代作用有关，交代愈充分，焦中的Fe2O3和CaO增加愈多，软化温度T2就小于1250C，反之则大于1250C。灰分变化规律及其影响因素：垂向上三煤组灰分普遍高于二2煤层，三煤组中三1至三5煤层灰分有逐渐降低的趋势。煤中的有害元素:有害元素硫、磷、砷：二2煤层硫分含量平均值为0.46%，三煤组各煤层硫含量平均值均小于1%，仅个别点大于1%，各煤层均属特低硫。天然焦的硫分比同煤层普遍降低，约减少0.4%。磷：各煤层的磷含量大部分在0.01%以下，部分在0.010.04%之间，属特低磷至低磷煤。砷：各煤层As2O3含量普遍较低