A01第一章 矿井概况及安全条件.doc

大峪沟矿务局将军煤矿改扩建初步设计安全专篇 第一章 矿井概况及安全条件第一章 矿井概况及安全条件第一节 井田概况一、地理概况1交通位置本井田南距大峪沟镇5km，西北距巩义市12km。310国道从大峪沟镇通过，陇海铁路和开(封)洛(阳)高速公路从北部约6km通过。大峪沟高山沥青公路从区内中部通过，区内各村庄之间均有沥青公路及简易公路相通，交通较便利，见图1-1-1。2自然地理区内地势总体上呈东高西低，南高北低，中部沟谷发育而低凹。区内最高点为付山，海拔+664.9m，最低点在致富沟入口，海拔+212.0m，相对高差452.9m。全区沟岭相间，纵横交错，沟谷多呈“V”字型，山脊多呈鱼脊状和馒头状，地形切割严重，呈侵蚀低山丘陵地貌景观。矿区内仅在西部有一条河流，即东泗河，属黄河流域伊洛河水系，发源于南部山区，流向西北，于站街镇东北汇入伊洛河，经神北横切邙岭注入黄河，该河为一季节性河流，以排洪为主，由于附近各煤矿排水的注入，现为常流不断的小溪。该河上游筑有凉水泉水库，位于大峪沟井田19勘探线附近，是本区主要地表水体。据现有资料显示，其蓄水面积1067m2，水深1.5m，库容16008m3，为一小型塘坝，以拦、蓄洪水，农田灌溉为主。本区属暖温带大陆性半干燥季风气候，春秋季干旱且多风，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥少雨雪。据巩义市气象站资料，各种气象要素如下：（1）气温：最高气温为43C，最低气温为-15.4 C，年平均气温为14.6C。（2）蒸发量：该区蒸发量较大，年平均蒸发量为2136.4mm。（3）降雨量：降雨量少而集中，年平均降雨量为583mm，一般集中在79月份，约占全年降雨量的70。（4）冻土深度：11月中旬开始降雪、冰冻，最大积雪厚度21cm（1972年12月），最早霜冻时间为10月份，最大冻土深度为22cm（1977年1月），年最长霜冻期60天，年平均霜冻期43天。（5）一般风速3.4m/s，最大风速20m/s。（6）地震：根据河南地震历史资料记载，荥巩一带曾发生过40余次地震，其中破坏性较大的是公元119年3月10日的汜水(并入荥阳市)地震，震中在洛阳附近，烈度为八度。距今最近的一次是1973年12月14日发生在巩义的3级有感地震。上述历次地震对本区均有波及。据抗震设计规范(GB50011-2001)及历年发生的地震资料，本区震级为5级，地震烈度按7度设计。二、主要自然灾害矿区的主要自然灾害为气象灾害，由于降雨集中在7、8、9三个月，雨量大时易形成洪涝灾害。三、矿区煤炭生产概况矿区南部多为小窑开发，西部有巩义市红旗煤业有限公司红旗井和郑州市金龙实业总公司下属的金龙煤矿。巩义市红旗煤业有限公司红旗井在矿井东部凉水泉水库附近与本矿相邻，开采二l煤层。1992年建井，1994年10月投产。建主、副斜井各1个，设计生产能力为450kta，现实际生产能力为700kta。两翼开采长度为1500m，目前开采水平为+50m以上。煤厚023.80m，平均4.40m，厚度变化较大。煤层顶板以砂质泥岩、炭质泥岩及泥岩为主，局部为细粒砂岩；底板为黑色砂质泥岩或炭质泥岩。开采方法为走向长壁式炮采放顶煤，顶板管理采用全部垮落法。运输上山和轨道上山均布置在二l煤底板L7灰岩中，距离煤层底板15m左右，运输顺槽和回风顺槽沿煤层布置。采煤工作面长度100m，工作面年产量450kta，采煤工作面配风量为13.3m3/s，煤巷掘进工作面配风量5m3/s，岩巷掘进工作面配风量3m3/s。矿井正常涌水量为50m3/h，最大涌水量为151m3/h。相对瓦斯涌出量为7.46 m3/t9.36m3/t，一般回采时绝对瓦斯涌出量为2m3/min，掘进时为34m3/min，现按高瓦斯矿井管理。金龙煤矿为郑州金龙实业总公司下属企业，1998年建井，2000年投产，立井开拓，开采一1煤层，设计生产能力为450kta。煤层厚度1.00m左右,采煤方法为走向长壁式炮采。煤层顶板为石灰岩或粉砂岩，底板为铝土质泥岩。矿井正常涌水量为150 m3/h160m3/h。瓦斯涌出量小，为低瓦斯矿井。四、矿区水源、电源及通信情况1水源利用净化处理后的矿井排水，作为矿井的生产、生活用水。净化处理后的生产、生活污废水，作为工业场地的地面防尘洒水及绿化用水。本矿井工业场地东侧有一水井，可作为矿井建井期间临时水源使用。因此本矿井水源条件可靠，可以满足建井和矿井生产的供水需要。2电源矿区附近有距矿井4km的竹林镇振兴llOkV变电站和距矿井4km的大峪沟矿务局自建的大峪沟35kV变电站。综合考虑后，本矿井设计采用振兴llOkV变电站馈出两回lOkV架空线路作为矿井主要电源，供电电源可靠。3矿区通信条件矿井对外通信联系，就近接入当地电信部门。第二节 安全条件一、地层本区为低山丘陵地形，基岩大面积裸露。井田内出露的地层有第四系、第三系、三迭系下统、二迭系、石炭系中、上统、奥陶系及寒武系。现将地层由老至新分述如下：1寒武系()出露于井田南部,井田内唯有2601孔揭露，厚度18.87m，岩性为白云质灰岩，全层厚度不详。2奥陶系中统马家沟组(O2)该组地层多分布在白窑、薛庄、宋沟、南沟、竹林沟、丁烟及刘家一带。顶部为深灰色石灰岩与泥岩互层，隐晶质结构，中厚层状，局部夹灰黄色钙质泥岩薄层，其下为厚层石灰岩，隐晶质结构，质地均一，局部可见暗紫红色的薄层泥灰岩，溶洞发育，下部为含泥质的白云质灰岩或白云岩与泥岩互层，地表实测厚度为148.40m，东部邻区厚度为237.07m，而井田内钻孔揭露最大厚度151.70m(3103孔)。本区缺失下奥陶统(O1)，与下伏寒武系地层呈假整合接触。3石炭系(C)井田内仅有上统太原群及中统本溪群:(1)中统本溪群(C2)该群地层分布在马蹄沟、马沟、宋沟、竹林沟及瓦窑南一带。由灰色至深灰色豆状或鲕状铝土岩、铝土质泥岩组成。据417队钻孔资料，铝土矿层多位于该群地层的中上部，称为K4矿层带，自西向东矿层带层位有自上向下迁移的趋势，靠近底部多为赤红色的褐铁矿及赤铁矿。该群地层厚度为3.5733.69m，平均厚度为7.31m。与下伏地层呈假整合接触。(2)上统太原群(C3)该群地层多展布于钟岭、大峪沟、刘沟南、解放村一带。主要由石灰岩、泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩、煤及砂岩组成。依据岩性组合特征可分为三段：上部灰岩段(L7L9)、中部碎屑岩段、下部灰岩段(L1L4)。可采煤层一1煤层赋存于该群底部。该群地层厚度变化较大，两极值为32.4697.20m，平均厚为63.13m。4二叠系(P)由山西组、上石盒子组、下石盒子组、平顶山组、土门组等地层组成，总厚度一般920m左右，与下伏地层为整合接触。现由老至新分别叙述如下：(1)下统(P1)山西组(P11)该组地层主要分布在水滴河北、荆子沟、黑龙潭、大峪沟、张沟、解放村至园枣树附近。由煤、炭质泥岩、泥岩、砂质泥岩及砂岩组成。主要可采二1煤层赋存于该组的底部。全组厚39.59110.68m，平均厚76.82m。下石盒子组(P12)主要分布在石渣坡、坟沟、塚子沟、黑龙潭、钟岭、大峪沟、全神庙、庙岭至园枣树一线。按其岩性特征可分为上、中、下三部分，上部为深灰色砂质泥岩、泥岩、粉砂岩夹薄层细砂岩，含有植物化石碎片，靠近下部具有小暗紫斑。中部为砂质泥岩与泥岩互层，间有紫斑、微含铝质，夹有透镜体状的细砂岩，偶尔含有不可采的薄煤层(三煤)，仅1314孔见有0.20m及0.45m两层薄煤，下部为本区较稳定的大紫泥岩(米村泥岩)，厚约15m左右，为深灰色灰色含铝土质泥岩，含有豆状和鲕状的菱铁质鲕粒，层位稳定，为一良好标志层。底部为一层厚510m的灰绿色中细粒砂岩，但局部为粉砂岩，成分以石英、岩屑为主，分选中等，硅泥质胶结，含泥质及菱铁质包体、黄铁矿结核，具大型斜层理，俗称砂锅窑砂岩，是与山西组分界之良好标志。本组最小厚度53.24m，最大厚度130.42m，一般厚90m左右。(2)上统(P2)上石盒子组(P21)主要分布于荆枝沟经岳寨、将军岭南岭、庄子沟、口头园南的井田中深部一带。以田家沟砂岩底界面为界，可分为上、下两段。下段(P21-1)：该段包括四、五、六三个煤组，由深灰色、灰色砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩、粉砂岩及灰白色中细粒砂岩组成。煤层不甚发育，仅有1708及2504两孔分别见到五煤和四煤层，均不可采，四煤组底板砂岩据地表出露和钻孔资料，其岩性为浅灰、灰绿色中细粒砂岩，底部常为粗粒或含砾砂岩，具缓波状层理及斜层理，泥质胶结，层位较稳定，为上、下石盒子组分界之标志层。该段厚一般167.00m左右。上段(P21-2)：该段包括七、八两个煤组，其岩性主要是由灰绿色、土黄色及少量暗紫色的中细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩组成。局部地段在七煤组附近夹有薄层硅质海锦岩，为确定七煤组层位的良好标志。煤层不发育，钻孔穿过层位中仅106孔见七煤组薄煤三层，该段底部有一层厚约20余米的灰白色中细粒含砾石英砂岩(俗称田家沟砂岩)，其成分单一，石英含量可高达85，硅质胶结，含泥质包裹体，具斜层理，全井田内层位较稳定，为本组上、下段分界的良好标志层。全段厚约250m左右。平顶山组(P22)主要出露于井田北部的海上桥、大古堆、大坡顶及将军岭北一带。其岩性为浅灰灰白色中细粒长石石英砂岩，局部地段略带肉红色，硅、泥质胶结，分选性中等，滚园度次之，具大型斜层理，有时夹有薄层粉砂岩。厚度由西向东有逐渐变薄的趋势，可作为煤系地层顶部一良好标志层，其厚度约60余米。土门组(P23)主要在青石山、伏山南北一带有大面积出露。按其岩性特征可分为上、中、下三段。上段(P23-3)：主要由中细粒砂岩所组成，顶部夹有同生砾岩，底部夹薄层钙质粉砂岩或砂质泥岩，含有钙质结核，具缓波状层理及斜层理，厚约87m。中段(P23-2)：以紫红色泥岩为主，下部含大量形状不规则的钙质结核，中部夹厚约1m左右中细粒溶洞发育的石英砂岩，本段厚度为84.50m。下段(P23-1): 以灰黄色中细粒砂岩为主，间夹薄层暗紫红色泥岩及粉砂岩，多具大型斜层理，层面含较多的云母片，风化后多呈薄层状。本段地层厚约100m左右。5三迭系下统圈门群一段(T11)主要在井田北部的青石山、伏山一线有零星出露,厚100m左右为紫红色中细粒厚层状长石石英砂岩，多具大型斜层理、硅质胶结，性坚硬，富含铁质。地貌特征明显，常形成高山。俗称“金斗山砂岩”。本群与下伏地层呈整合接触。6第三系(R)仅在白河、马蹄沟北有零星出露,主要为灰黄色砾岩，砾石成份复杂，由石灰岩、粉砂岩、泥岩、石英岩等砾石组成，砾径由220cm，一般为10cm，滚圆度较好，而分选性较差，多为钙质胶结。厚度不详，与下伏地层呈不整合接触。7第四系(Q)井田内出露面积较广，以不整合的接触关系覆盖于下伏不同时代地层之上，在坏子沟、谚沟、冯寨、海上桥等地沉积面积较广，由黄土、耕植土、砂质粘土、砾石、姜结石等组成，钻孔揭露最大厚度为33.67m(2807孔)，而一般常见厚度为515m。二、构造本井田位于秦岭纬向构造带北亚带嵩山大背斜的北翼。总的构造形态为一走向280290，倾向1020，倾角714,单斜构造，区内褶皱不甚发育，构造以断裂为主，主要为东西向断裂，由近东西向、北东向和北西向三组断裂组成。近东西向断裂是与区域纬向构造体系相平行的一组主干断裂，以走向正断层为主，局部伴生有小型的逆冲断裂，并多呈阶梯式或地堑式相间排列，构成了井田内构造的基本格架。北东和北西向断裂多发育于井田东西两端以压扭性正断层为主。此外，井田内尚发育有近东西及北西南东向起伏不大的小型宽缓褶皱。依据现行煤、泥炭地质勘查规范，确定构造复杂程度属简单类型。主要断裂有：(1)将军岭滑动构造(F9)位于本区北部边界附近，是滑动构造的主干断裂，地表出露于岳寨、西北沟、将军岭后沟、马岭北至韩沟一带，东西贯穿全区，倾向北，倾角6072，落差070m，东部较大，西部较小。2014、2808等钻孔揭露明显，地表有I738、III149、214、206、II432、179等地质点和k1、k3、k4探槽控制，基本查明。F9滑动构造面倾角上陡下缓，呈现“犁式”形状，落差上部大、下部小，当断裂面延深至二1煤层时，由切割岩层变为顺层错动，对二1煤层影响较大，局部铲蚀煤层，使煤层断失、变薄或增厚，煤芯构造挤压揉皱现象明显，滑面发育，强度极低，夹矸呈叶片状，有大量滑动构造面及白色次生薄膜。煤层顶板岩芯均较破碎，且具水平滑动镜面及擦痕。对一1煤层无影响。(2)F104断层该断层位于凉水泉水库至将军岭南岭，延伸长度1.9Km，走向近EW，倾向S，倾角6570，落差18m左右。地表大部被第四系地层覆盖，仅有1909孔及2304孔两孔见到。1909孔于孔深123.00m见破碎带，P11地层岩芯极为破碎，泥岩被挤压成磷片状，二1煤层变薄，地层缺失15m左右。由于该断层影响，C3上部地层岩芯倾角高达60以上。2304孔P12底部岩芯极破碎，岩性混杂，并可见再胶结的断层角砾岩，于孔深123.40m见断层带，砂锅窑砂岩受其断层破坏仅保留1.20m厚，P11地层缺失10m有余。另从二1煤层底板等高线图可知，2304孔与2504孔，1909孔与1905孔之间，煤层底板标高亦有明显的不连续。（3）F6断层位于本区北部边界附近，西起柳树沟断层，向东延伸至区外，延伸长度8km以上，为一走向近EW，倾向S，倾角6570的正断层，断层落差140m左右，该断层西段有507孔见孔东段见到，东段由地表露头控制。三、煤层本井田属石炭、二迭系含煤地层。含煤岩系有二迭系上统上石盒子组、下统下石盒子组和山西组、石炭系上统太原群。煤系地层总厚646.16m，共分八个煤组，含煤21层，煤层总厚19.19m，含煤系数为2.96。其中含可采煤层2层，可采煤层总厚5.64m，可采含煤系数为0.87。本井田仅有山西组的二1煤层及太原群的一1煤层为可采煤层，现分别叙述如下：(1)二1煤层二1煤层俗称黄煤，赋存于山西组下部，大占砂岩之下，上距砂锅窑砂岩65m左右,下距一1煤层平均69m左右，煤层层位稳定，普遍发育,含夹矸14层,岩性多为炭质泥岩或泥岩，局部地段夹矸厚度大于可采厚度，而出现分叉煤层二12和二13。二1煤层直接顶板多为砂质泥岩或泥岩，也有少数钻孔为细砂岩，二12煤层发育时，则多为炭质泥岩或泥岩，偶尔为细砂岩。二1煤层直接底板多为泥岩、炭质泥岩或砂质泥岩，局部地段仅以薄层炭质泥岩与太原群上部灰岩相隔，下距灰岩0.3934.51m，间距变化大，靠近谷山井田与井田西部个别钻孔，二l煤层下距灰岩间距较大，间接底板常为一层厚约10m左右深灰色细粒至中粒的长石石英砂岩。二1煤层为全井田普遍发育的主要可采煤层，煤层厚度023.80m，平均厚度为4.62m，煤层厚度变化较大，据目前钻孔控制情况，厚煤带多集中于20线附近。东部及深部有变薄的趋势。井田内厚薄煤带沿北东方向相间排列呈有规律变化。(2)一1煤层赋存于太原群底部，层位稳定，L13灰岩为其直接顶板，厚约10m左右，本溪群之铝土岩或铝土质泥岩为直接底板，厚7m左右，大峪沟三号井煤厚0.801.40m，最大厚度可达3.00m；庙沟煤矿煤厚0.485.00m，一般厚1.00米左右。一l煤层厚度较稳定，矿井开采中未发现无煤带，仅有小面积不可采的薄煤带，大峪沟煤矿三号井薄煤带最大长度100m有余。目前一1煤已开采至-150m水平以下，井田东西两翼走向开采长度已达7km，开采面积超过20km2。综上所述，二1煤层应为层位稳定，普遍发育，结构较简单之较稳定型厚煤层；一1煤层属层位稳定，结构较简单，较稳定型大面积可采之薄煤层。四、煤质二1煤：黑色，以粉、粒状煤为主。煤的原生结构遭破坏，呈现经层间挤压、揉搓的构造煤特征：偶夹块煤，亦为煤粉压固而成，表现为滑面发育，强度极低，f值较小，指压即碎，遇水则产生大量煤泥。煤的比重较大，平均1.79,容重达1.6t/m3。其空隙率为16。煤的导电性良好，电测井视电阻率呈低阻反映，电导率值为50m/m左右。19勘探线以西地段，可见煤层下部黄铁矿结核或细晶相对富集的现象。一1煤：黑或灰黑色，块状煤为主，似金属光泽。贝壳状断口为主，阶梯状、参差状断口次之，煤的硬度较大。据生产井下观察，煤层上部呈薄层状，光亮型煤为主，下部为中厚层状属光亮型和半光亮型煤，中部夹有一层厚0.20m左右之半暗型或暗淡型煤。黄铁矿呈薄片状、透镜状或结核状夹于煤中。比重平均1.92；容重达1.64t/m3。煤的导电性较好，电测井视电阻率亦呈低阻反映。二1煤层灰份产率之两极值为10.8540.43，算术平均值为18.96，就其总体特征评价应属中灰煤；一1煤灰份产率两极值为11.0731.86，算术平均值为20.03，其总体特征属中灰煤种。二1煤全硫平均为0.98，属特低硫煤，原煤干燥基恒容高位发热量平均为26.05MJ/kg；一l煤全硫平均4.58，应属高硫煤，原煤干燥基恒容高位发热量平均为28.26MJkg。综上所述，一1煤属中灰、高硫、低磷、高熔点无烟煤种，机械强度及热稳定性良好，但其硫份高，砷含量高，从环境保护和工业利用方面均降低其利用价值。目前供小型化肥厂作为合成氮肥用煤：粉煤作燃料用煤时，也应采取脱硫(脱硫后砷含量也随之降低)或防止环境污染措施。二1煤层属中灰、特低硫、高熔点无烟煤。可选性分类属中等，但煤泥量大，分选比重高(1.8)，洗精煤占原煤比例小，需解决洗煤工艺和技术问题。煤的可磨性好，发热量高，一般可作动力和民用燃料煤。作火电用煤时，适于沸腾床及硫化床燃料。五、水文地质1主要含水层特征(1)寒武奥陶系灰岩含水层寒武系含水层主要有白云质灰岩、灰岩构成，分布于南部山区，因远离煤系地层，对矿床充水影响不大，不再赘述。奥陶系灰岩含水层，由泥质灰岩、泥灰岩、灰岩组成。广泛出露于煤系地层以南的低山丘陵，是煤系地层的基地。据实测剖面厚141.86m。含裂隙岩溶承压水，局部含水丰富，是一l煤底板直接充水含水层。出露于本层的泉水较少，流量0.050.982LS，水位标高+190+622.18m。多为季节性泉水。据2601孔抽水结果，单位涌水量q=O0183Lsm，渗透系数K=0.219m/d，水位标高H=+288.45m。水化学性质比较稳定，一般为HC03-Ca-Mg型，矿化度0.200.30gL。PH值为775。(2)太原群下段灰岩含水层由L1L4灰岩组成。其中L13不发育，L34发育较好，质地较纯，层位稳定，局部含泥质和燧石结核，为一1煤顶板直接充水含水层。据10个孔的统计资料，灰岩厚度占太原群下段地层厚度的59.6。该层由于受厚度和出露条件的限制，至今尚未发现天然地下水露头。据井下所见，溶隙发育，但不均匀，且多被粘土物质充填。揭见该层有142个孔，占全区钻孔68.9，揭穿124个孔，占揭见87.3。其中遇漏水10孔，占揭见孔7。漏水钻孔的分布，多集中于浅部，标高在+200m以上，中深部则少见。说明该层裂隙岩溶发育是不均匀的，多以风化裂隙漏水为主，小溶洞漏水则次之。该层最大厚度16.42m(1105孔)，最小厚度3.92m(3304孔)，一般813m。从太原群下段灰岩水文地质图中可以看出，中部较厚，向两翼有逐渐变薄的趋势。据1404孔抽水结果(包括下段中粒砂岩)，单位涌水量q=0.0198L/sm，渗透系数K=0.0379md，水位标高H=+340.96m。水质为HC03-Ca-Mg型，PH值7.35，矿化度0.378gL。该层上距二1煤底板平均约69m。(3)太原群上段灰岩含水层上段灰岩由L6L9灰岩组成。其中L7灰岩发育较好，L8灰岩次之，L6和L9仅局部存在，各层灰岩之间被泥岩所分割，成为独立的分层，相互之间水力联系较差。L6和L9灰岩，层位不稳定，厚度薄，岩溶裂隙不发育，从水文地质角度来看，视为相对隔水层。L7和L8虽然厚度较大，层位稳定，但被砂泥岩分割。该层上距二1煤底板平均约7m。该层的灰岩化学成份：Si02含量0.7230.04，平均含量14.94，Al03含量0.188.16,平均含量1.22，Fe203含量0.7936.55，平均含量4.03，一般13。CaOMgO含量7.2152.82，平均含量42.82，从分析结果，Si02含量高，可溶性盐类含量较低，不利于岩溶的发育。该层揭露厚度0.00 (上段灰岩缺失)37.60m(1909孔)，一般5.0015.00m。从太原群上段灰岩水文地质图中可以看出，厚度由中部向东西两翼有变薄的趋势。据1909孔抽水结果，涌水量趋近于零，水位下降27.69m，经三天后尚未恢复稳定，充分说明本段灰岩含水微弱。据相邻谷山井田8803孔资料，单位涌水量q=0.00043L/sm，水位标高H=+200.21m，渗透系数K=0.012md。据7603孔水质HC03-K+Na型，矿化度0.712gL，PH值7.3。(4)二1煤顶板砂岩含水层系指开采二1煤顶板冒落裂隙带内(二1煤上60m)的中、粗粒砂岩。其中层位比较稳定是大占砂岩、香炭砂岩，均为二1煤顶板直接充水含水层。据钻孔揭露，砂岩一般34层，最多为14层(2706孔)，最少为零；厚度0.0032.49m(2303孔)，一般10.0020.00m。从二1煤上砂岩水文地质图和19线水文地质剖面可见，在短距离内有尖灭和增厚的特点。厚度变化规律性不明显。据三个孔抽水结果，单位涌水量q=0.00005320.00797Lsm，渗透系数K=0.0005300.0352m/d，水位标高H=287.57212.65m。水质为HC03-K+Na型，PH值8.1，矿化度0.746gL。(5)三煤组砂岩含水层由三煤组中粗粒砂岩组成。砂岩多被泥岩和砂质泥岩分割成互不发生水力联系的含水层。其中以底部砂锅窑砂岩发育较好，层位稳定，一般厚度815m。由于出露条件和补给条件不佳，区内尚未发现地下水天然露头和漏水钻孔。从钻孔简易水文地质观测，该煤组漏失量012m3h。(2013孔)含裂隙承压水，含水性微弱。因距二1煤层位较远，超过了开采二1煤的冒落裂隙带高度，故对二1煤开采影响不大。(6)四煤组砂岩含水层由中粗粒砂岩组成，其中以四煤底板砂岩比较稳定。据2808、1709孔的资料统计，含水层厚度8.7021.67m，含水层占层段厚21.7，砂岩层多被泥岩和砂质泥岩所分隔，形成互无水力联系的含水层。由于相变或尖变及补给条件的不好，使之含水微弱。该层距二l煤较远，对二1煤矿床没有影响。(7)五煤组至七煤组底板砂岩含水层由中粗粒砂岩组成。其中以七煤组底板砂岩(田家沟砂岩)比较稳定，其它均在短距离内有尖灭和变薄的趋势。据2808孔的资料，厚度37.55m，占整个层段27。在区内未发现漏水钻孔，仅在巴家沟、阴沟、张山洼有泉水出露，标高+274+302m，其流量均小于0.5L/s。该层含裂隙承压水，因远距二1煤层，对二1煤开发没有影响。(8)平顶山砂岩含水层由灰白色和褐黄色中、粗粒、厚层、石英砂岩组成，硅质胶结，致密坚硬、裂隙发育，出露于区外的北部丘陵区，含裂隙水，在将军岭+352.00m的陡坎上见有泉水出露，其流量0.5L/s。据2808孔揭露，厚度61.27m。因距开采煤层远，对煤层影响不大。(9)金斗山砂岩含水层紫红色、厚层状中粒砂岩，成分以石英为主，硅质胶结，致密坚硬。出露于北部的山脊，由于出露条件不佳，没有地下水的天然露头，含裂隙水。(10)第四系(Q)砂、砾石含水层分布于王河河谷和区外的沟谷宽阔地段。主要由冲积洪积而成的砂卵石层，含丰富的孔隙水。在王河河谷玉皇庙以北的地段，已成为农灌和大峪沟矿临时水源基地。据以往民井抽水资料，单位涌水量q=0.8310.54Lsm，渗透系数K=21.8888.95m/d，水位埋深6.7311.75m，水位标高H=167.25254.77m。水质为S04-HC03-Ca-Mg型。PH值7.57.25，矿化度0.6750.912gL。2主要隔水层(1)本溪组铝土质泥岩隔水层主要由泥岩、铝土质泥岩、铝土矿等组成。大峪沟井田内有139孔揭见本层，占全区钻孔67.5，揭穿本群130孔，占揭见钻孔93.5。最大厚度达33.69m(2402孔)，最小厚度3.52m(2901孔)，一般614m。从太原群下段灰岩水文地质图看出，层位稳定，厚度变化规律不明显，该层充填灌注了奥陶系古剥蚀的溶隙溶洞，因而降低了不整合面附近的富水性，而且增加了阻隔奥灰水进入一1煤矿坑的隔水强度，故视为主要隔水层。(2)太原群中段砂泥岩隔水层系指L4、L6灰岩之间的碎屑岩沉积，主要由中细粒砂岩、泥岩及砂质泥岩组成。局部夹薄层L5灰岩。据钻孔揭露，厚22.52(2805孔)57.81m(1309孔)，一般3045m，层位稳定，因砂质成分稍高，故具强度大的特点。是太原群上、下段灰岩含水层之间的良好含隔水层。(3)二l煤底板隔水层系指二l煤底板至太原群灰岩含水层间的岩层。主要由泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩、局部夹L5灰岩等组成。正常情况下，是阻隔太原群上段灰岩水进入二l煤矿床的隔水层，在本区厚度0.4037.82m。该段厚度变化大，稳定性差。在1511、2603、2903孔以南区段，厚度薄，隔水性能减弱，在二1煤开采过程中，要引起足够的重视。(4)七煤组平顶山砂岩底隔水层由一套浅灰色和灰色砂岩、砂质泥岩、细粒砂岩组成。据2808孔的资料，厚度206.27m，其厚度大，层位稳定，岩性均一，是一良好的隔水层。(5)平顶山砂岩至金斗山砂岩底隔水层主要为一套青灰色、紫红色砂质泥岩、泥岩、细砂岩组成，岩性均一，层位稳定，隔水性好，出露于区外北部丘陵区。它对阻隔上下两个含水层的水力联系，起着良好的隔水作用。3井田水文地质勘探类型据以上资料，二1煤层水文地质条件简单，直接充水含水层为裂隙岩溶水，属二类一型或三类一型。一1煤水文地质条件为三类二型。对开采有较大威胁的是底板岩溶突水。4矿井充水因素在浅部，大气降水、地表水及第四系潜水会通过各种裂隙、孔隙渗入地下，或通过回采落顶后的塌陷破裂带充入矿坑：在矿井井巷开拓回采过程中，煤层顶板砂岩含水层首先得以揭露和破坏，其砂岩裂隙水(开采二l煤层时)或灰岩岩溶裂隙水(开采一1煤层时)将会充入矿坑，构成矿井主要充水水源；还有区外浅部生产井及废弃老窑，积存大量老空老塘水，当未来矿坑回采落顶后的塌陷破裂带或采掘工程一旦与之沟通，就有可能造成溃水淹井事故；一1煤层底板灰岩岩溶裂隙含水层中所含地下水，在其底板隔水层沉积薄弱地段或在断裂构造发育地段，多会以突水形式充入矿坑，具有水压高、水量大、破坏性强，以动储量为主，不易疏排等特征。本井田内断层主要有三条，其对矿井充水影响程度取决于断层性质、规模、密度及其所切割的地层岩性。由于断层本身是非均质体，其导水性在不同部位有很大差异，即一条断层在不同地段，其导水性也有很大差别。本区断层较少，且为压扭性正断层，使得可采煤层与直接充水含水层对接或间距变小，其砂岩裂隙水或灰岩岩溶裂隙水可能通过破碎带成为煤层开采的充水水源。从本区揭露破碎带的简易水文观测资料看，无冲洗液漏失现象，说明区内断层的导水性较弱。应该指出，以上所述仅仅是勘探时断层在自然状态下的情况，矿井开拓中将会破坏地下水平衡，使断层的导水性发生改变，原本不导水的断层或导水弱的断层也可能转变为导水断层，因此，将来矿井开采时，对断层导水性问题应引起足够重视，避免造成不良后果。5矿井涌水量根据1982年12月河南省煤田地质勘探公司地质三队编写的河南省巩县荥巩煤田大峪沟井田精查补充勘探地质报告及结合周边矿井的实际情况，确定本矿井的正常涌水量为116m3/h，最大涌水量为151m3/h。六、开采技术条件1煤层顶底板据全区揭穿二l煤层的钻孔资料统计，二1煤直接顶板为细中粒砂岩的占296，其厚度一般515m，最大厚度21.56m，最小厚度0.93m，变化规律不明显；直接顶为泥岩(或炭质泥岩)的占39.8，最大厚度13.90m，最小厚度0.85m，一般37m；直接顶板为砂质泥岩的占30.5，最大厚度24.07m，最小厚度1.18m，一般515m。从以上直接顶板来看，岩性变化较大，厚度也不稳定。二1煤直接底板的资料显示：直接底板为砂岩的占11.8，为灰岩的占9.3，其它均为砂质泥岩或泥岩(包括炭质泥岩)。砂岩的最大厚度11.25m，最小厚度0.62m，一般16m；灰岩的最大厚度18.55m，最小厚度1.10m，一般15m；泥岩和砂质泥岩分布面积较广，最大厚度12.42m，最小厚度0.82m，一般为15m。在直接顶底板与煤层之间，局部存在有伪顶和伪底。其岩性多为炭质泥岩和泥岩，个别钻孔也遇到过粉砂岩。伪顶和伪底的厚度均小于0.50m，仅个别钻孔的伪顶和伪底达0.600.70m。从相邻井田二1煤生产矿井新中12号井调查，井下为金属支架，垮度3m。一般情况下直接顶板自然脱落，易于管理。在一般情况下不产生底臌。2瓦斯(1)生产矿井瓦斯本井田西部的红旗井和东部的新中煤矿均开采二1煤层，据瓦斯鉴定结果，新中煤矿在原来开采二1煤层时，相对瓦斯涌出量为10.9039.74m3/t，按煤与瓦斯突出矿井管理。因煤与瓦斯突出频繁，该井已于1989年停产。据红旗井瓦斯鉴定结果，相对瓦斯涌出量为7.469.36m3/td，见表1-3-1，现暂按高瓦斯矿井管理。瓦斯主要来源为采掘工作面，一般回采时绝对瓦斯涌出量为34m3/min，掘进时为1.52.5m3min，其次为老窑采空区。表1-3-1 红旗井历年矿井瓦斯鉴定结果表鉴定时间绝对涌出量（m3/min）相对涌出量（m3/td）矿井瓦斯等级开采标高（m）1999.119.369.21低瓦斯矿井+1452000.048.528.97低瓦斯矿井+1752001.129.065.38低瓦斯矿井+1352002.087.464.89低瓦斯矿井+1152003.048.274.50低瓦斯矿井+1152004.108.334.46低瓦斯矿井+1002005.088.054.83低瓦斯矿井+100（2）矿井瓦斯本井田总体构造表态为近东西向的单斜构造，滑动构造发育，对二l煤层顶板的完整性有一定的影响，局部有利于瓦斯的自然排放。本区瓦斯赋存的基本特征大致呈由西向东瓦斯含量逐渐增大，由浅到深瓦斯含量逐渐增高的变化趋势。据2003年12月河南省煤田地质局三队编写的郑州市大峪沟矿务局大峪沟井田东段二1煤层瓦斯地质勘察总结中预测，本区二l煤层埋深、变质程度、成煤环境、煤层所处地质构造条件、煤体结构等影响煤层瓦斯赋存与涌出的地质条件与红旗井大致相同，仅瓦斯含量较红旗井高，因此，推测本井田未来新井开采时，瓦斯涌出特征与红旗井相似。本井田煤层瓦斯含量为4.49 m3/t11.22m3/t，一般在8m3/t，在假设未来新井即改扩建后的生产效率、采煤方法与红旗井大致相同的前提下，以红旗井相对涌出量与原始煤层瓦斯含量之间的关系(1.76倍)计算，本矿井相对瓦斯涌出量应为7.9019.75m3/td，一般应在14.08m3/td左右，为高瓦斯矿井。3煤尘据1760孔取样测试资料，二1煤层煤尘火焰长度为0，抑制煤尘爆炸最低岩粉量为0，应属无煤尘爆炸危险性煤层。据本井田西邻红旗井生产资料显示，二1煤以粉煤为主，在采掘过程中，煤尘含量较大，生产中仍应采取降尘措施。4煤的自燃据区外1711孔取样测试资料，二l煤层着火点温度原煤样为413C，氧化样为407C，还原样为425C，属不易自燃煤层。5煤层的突出危险性根据河南省煤田地质局三队2003年12月提供的郑州市大峪沟矿务局大峪沟井田东段二1煤层瓦斯地质勘探总结及河南省煤田地质局文件豫煤地（2004）7号的评审意见，由于本区二1煤层瓦斯压力相对较小，缺乏煤与煤层瓦斯突出的动力条件，确定本区煤层为无突出危险性煤层。6地温根据现有资料的计算结果：该区地温梯度最低1.22C/100m，最高2.85C/100m，一般梯度在1.72.8C/100m。二1煤层温度最高为26C，最低为17.63C，一般为1823C，本井田应属地温正常区。七、对矿井地质勘探安全条件资料的评价及存在的问题1勘探程度本次依据河南省荥巩矿区一、二、三井田煤矿勘探精查地质报告、河南省荥巩煤田大峪沟井田精查补充勘探地质报告、金龙井田勘探地质报告和河南省荥巩煤田大峪沟井田深部扩大区详查地质报告等资料进行设计。上述报告基本查明了井田地层、构造，查明了可采煤层的层位、厚度、结构及煤质特征，煤的用途也作了评价，基本查明了水文地质及其它开采技术条件，达到了精查（勘探）程度。2地质报告存在的问题及建议（1）根据河南省煤田地质局三队2003年12月提供的郑州市大峪沟矿务局大峪沟井田东段二1煤层瓦斯地质勘探总结及评审意见，确定本区煤层为无突出危险性煤层。但由于本区正处于荥巩煤田的瓦斯逸散区向瓦斯富集区变化的过渡区，因此，存在煤层瓦斯赋存多变的可能，加之瓦斯赋存极不均衡、地质条件多变等原因，更增加了瓦斯赋存的复杂性，建议矿方在矿井建设期间揭煤期间进行委托有资质单位进行煤与瓦斯突出鉴定，以便确定本井田煤与瓦斯突出危险性，在建设和生产中加强通风管理和瓦斯监测，做好煤与瓦斯突出的点预测工作，采取严格的防范措施，确保矿井安全。（2）目前井田测温资料的精度较差，不能真正反映二1煤底板温度的变化规律，在今后的实际生产过程中应加强地温的测量工作。（3）井田浅部存在多个小窑（或老窑）开采区，存有老空及有害气体，对本矿井安全生产带来一定威胁，建议矿井投产前，务必弄清小窑（或老窑）分布情况及开采边界，以便制定相应安全措施，确保矿井生产安全。第三节 矿井设计概况一、工程性质本工程为煤矿改扩建工程。二、井田开拓开采1井田境界及储量（1）井田境界本井田北部以F9断层为界，东部以35勘探线与新中矿业公司谷山井分界，南部以煤层露头及地方小窑深部边界为界，西部以19勘探线与红旗井分界。井田东西走向长4.5km，南北倾向宽3.0km，面积约13.5km2。具体范围由省国土资源厅2003年1月颁发的证号为410000032006的采矿许可证中的15个拐点坐标圈定，拐点坐标见表1-3-1。表1-3-1 井田境界拐点坐标表拐点编号纬距经距拐点编号纬距经距XYXY13843576.0038421259.0093843770.0038419215.0023845720.0038421893.00103843770.0038418700.0033846160.0038417520.00113844325.0038418676.0043844690.0038417262.00123844240.0038419876.0053844460.0038417635.00133843960.0038419730.0063844425.0038418506.00143844010.0038420500.0073843500.0038418500.00153843840.0038420835.0083843500.0038419215.00（2）储量根据储量核准报告，获得二1煤地质资源量为38100Kt。本井田构造简单，二1煤层属厚度变化较大的较稳定煤层，333级折减量取0.8，经计算矿井工业资源/储量为33194kt。矿井设计资源储量是指矿井工业资源/储量中减去设计计算的断层煤柱、井田境界煤柱和地面建筑物、构筑物等永久保护煤柱损失量后的资源/储量。计算全矿井的设计储量30927kt。区内分布有零星村庄按搬迁考虑。对主副井、风井工业场地留设保护煤柱，按岩层移动角考虑，按照建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程（以下简称“三下”采煤规程）的相关规定和巩义地区其他矿井的经验数据，各参数选区如下：表土移动角： =45上山移动角： =75下山移动角： =73-0.82走向移动角： = 75。保护煤柱根据上述参数，采用垂直法计算。工业广场保护煤柱904kt。井下主要运输及回风大巷经计算按30m留设保护煤柱。该矿井开采煤层属厚煤层，采区回采率取75%，开采损失计5841kt，得全矿井的可采储量为23362kt。2矿井设计生产能力及服务年限（1）矿井工作制度设计矿井年工作日330d，每天四班作业。其中三班生产一班准备，每天净提升时间16h。（2）矿井设计生产能力设计从矿井储量、煤层赋存条件及工作面生产能力，开采技术条件等方面分析，矿井设计生产能力为600Kt/a。（3）服务年限根据矿井保有可采储量和改扩建后设计生产能力，考虑1.3的储量备用系数，矿井服务年限为30.0年。3井田开拓方式（1）井口位置及矿井开拓方式初步设计提出三个井口及工业场地位置方案。经多方面比较，推荐在井田深部新建主、副井和专用回风立井的开拓方案。主副井位于25勘探线以东、补2505钻孔东北340m处，地面标高为+329.5m，落底水平标高-100m，井筒深度429.5m。专用回风井位于补2707钻孔西南100m处，地面标高为+345m，落底水平标高+75m。原工业场地四号井作为后期辅助提升井。见井田开拓方式平面图1-3-1,井田开拓方式剖面图1-3-2。（2）水平划分及标高井田浅部边界煤层赋存标高为+100m，井田深部边界煤层赋存标高约为-100m，煤层倾角为79，多为7 左右，为缓倾斜煤层。倾斜长15002000m。根据以上特点，全井田划分为一个水平开拓，水平标高-100m。（3）大巷布置根据本井田二1煤顶底板条件及水文地质条件，大巷布置考虑了煤层大巷、岩石大巷两种方案。煤层大巷施工速度快，投资省，但本井田煤层松软，巷道不易维护，且本矿井为高瓦斯矿井，因此一般情况下，矿井主要巷道应避开煤层布置。根据地质资料，距离二1煤层底板13.6m左右的L7灰岩发育稳定，厚1.606.50m，平均3.54m，故设计大巷布置在二l煤层底板L7灰岩中,一般采用锚喷支护。根据运输、通风安全要求，沿-100m水平布置东、西翼运输、轨道大巷，两大巷平行布置，间距35m。回风大巷位于井田浅部，布置在二1煤层底板L7灰岩中。（4）采区划分及开采顺序全井田二l煤层共划分为11、12、13三个采区，其中首采区（中部采区）为11采区，西部采区为12采区，东部采区为13采区。全部为-100m水平以上的上山采区。采区开采顺序为11、12、13。4采区布置及装备（1）采煤方法炮采放顶煤采煤工艺技术上比较成熟，在河南多个矿井已实现了高产高效，结合本矿井煤层厚度变化大，煤层松软易碎易冒的特点，设计推荐采用炮采放顶煤采煤工艺，走向长壁采煤法，全部垮落法管理顶板。（2）采区布置 矿井达到设计生产能力时移交一个采区，即位于井田中部的11采区。采区倾斜长度13501800m，走向长度1300m1780m，双翼采区。在采区走向方向的中部，布置三条上山，分别作为胶带输送机上山、轨道上山及专用回风上山。三条上山均沿煤层底板L7灰岩布置。采区上山分别通过中部车场、溜煤眼和区段通风行人巷与工作面顺槽相连通。采区上车场为平车场，中部车场为单侧甩车场，下部车场为绕道式平车场。采区下部设有采区煤仓，通过采区煤仓与上仓带式输送机大巷相接。采区巷道布置详见图1-3-3。（3）工作面布置根据有关规定，高瓦斯矿井一个采区只能布置一个采煤工作面，为此原初步设计不符合规定，本设计取消一个采煤工作面，移交采区内只布置一个炮采放顶煤工作面。建议根据现行煤炭政策对矿井改扩建初步设计进行修改，并报原审批单位批准。工作面长度：120m；工作面采高：平均煤层厚度4.62m，采高2.2m，放高2.42m；工作面年推进度：每天3班生产，班平均进尺0.7m，平均日进尺2.1m，工作面年推进度693m。工作面年生产能力：A=LSMrC10-3kt/a其中：A回采工作面年产量（kt/a）L工作面平均长度（m）S工作面年推进度（m/s）M工作面平均采高（m）r煤的容重（t/m3）C工作面回采率，取0.93于是A=1206934.621.60.9310-3=571.7 kt/a (4)工作面采、装、运方式及设备工作面配备MZS-12型湿式煤电钻打眼，放炮落煤，工作面采用SGD-490/20B型刮板输送机运煤，顺槽选用SSJ650/40型可伸缩胶带输送机运煤。三、提升、通风、排水和压缩空气设备1. 提升设备（1）主井提升设备主井井筒净直径4.5m，井口标高329.5，井底标高-100.0，装备一对6t钢罐道多绳箕斗,水平上装载，提升设备选用JKMD-2.254(I)E型落地式多绳摩擦轮提升机1台，配备660V 500kW 546r/min直流电动机1台。（2）副井提升设备副井井筒净直径5.0m,井口标高329.5，水平标高-100.0，装备一对1t矿车双层二车钢罐道4绳罐笼(一宽一窄), 提升设备选用JKMD-2.254(I)E型落地式多绳摩擦轮提升机1台，配备660V 315kW 579r/min直流电动机1台。（3）采区上山提升设备初期采区轨道上山斜长614 m，倾角8，提升矸石、材料时一次串4辆MG1.1-6A型1t矿车，升降人员采用XRCl5-66型人车，一次串首车1辆，尾车2辆，一列乘45人，提升设备选用JTPB- l.61.5/24型防爆变频调速提升机1台，配用1台YBPT-315L1-6型6